平成２８年度
神戸大学先端融合研究環統合研究領域
実績報告書

神戸大学先端融合研究環

目

次＜研究プロジェクトの名称＞○統合バイオリファイナリー研究プロジェクト・・・・・・・・・・・ １○先端膜工学研究プロジェクト・・・・・・・・・・・・・・・・・・２１○構造ベース創薬研究プロジェクト・・・・・・・・・・・・・・・・３３○国際健康学研究・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４１○惑星科学国際教育研究プロジェクト・・・・・・・・・・・・・・・４７○次世代サブサーフェスイメージングシステム・・・・・・・・・・・６１○マルチスケール計算生物学研究プロジェクト・・・・・・・・・・・６８○３次元可視化システムを活用した文理融合研究プロジェクト・・・・７３○計算科学・計算機工学研究プロジェクト・・・・・・・・・・・・・８２○神経回路網シミュレーションモデル研究プロジェクト・・・・・・・８７○計算科学研計算科学研究機構（AICS） ・・・・・・・・・・・・・９２

平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 統合バイオリファイナリー研究プロジェクト研究代表者 部局・専攻・氏名 科学技術イノベーション研究科・近藤昭彦
外 部 資 金

科学研究費補助金 336,169 千円， 受託研究経費 875,465 千円

獲 得 実 績

奨学寄附金

E

A

E

特許出願件数 17 件，

45,471 千円， 共同研究経費 111,494 千円
論文発表件数 134 件，

著書数

15 件

部局・専攻

役

分

２．構成員とその役割分担
氏

名

割

担

近藤 昭彦

科学技術イノベーション研究科

総括

山地 秀樹

工学研究科・応用化学専攻

物質生産プロセス

西野 孝

工学研究科・応用化学専攻

バイオマス由来高分子の構造と物性森敦紀

工学研究科・応用化学専攻

バイオマス化学変換

松山 秀人

工学研究科・応用化学専攻

バイオ生産物精製用多孔膜の設計

大村 直人

工学研究科・応用化学専攻

バイオマス前処理、撹拌操作

西山 覚

工学研究科・応用化学専攻

分離・化学プロセス

荻野 千秋

工学研究科・応用化学専攻

バイオマス前処理、微生物育種

田中 勉

工学研究科・応用化学専攻

微生物育種

丸山 達生

工学研究科・応用化学専攻

生体分子を用いた機能性化合物の開発

神尾 英治

工学研究科・応用化学専攻

バイオ生産物精製用多孔膜の作製

蓮沼 誠久

科学技術イノベーション研究科

バイオマス前処理、微生物育種

芦田 均

農学研究科・生命機能科学専攻 酵素合成グリコーゲンの機能性評価

吉田 健一

科学技術イノベーション研究科

大澤 朗

農学研究科・生命機能科学専攻 腸管内の食品因子と細菌叢の動態

水野 雅史

農学研究科・生命機能科学専攻 腸管を介した食品因子の生理機能

今石 浩正

農学研究科・生命機能科学専攻 酸化酵素によるバイマス変換

金丸 研吾

農学研究科・生命機能科学専攻 植物バイオマスリソース

山崎 将紀

農学研究科・資源生命科学専攻 バイオマス利用のイネ遺伝育種

橋本 堂史

農学研究科・生命機能科学専攻 非栄養素の体内動態と機能性評価

宅見 薫雄

農学研究科・生命機能科学専攻 バイオマス資源の開発

上曽山 博

農学研究科・資源生命科学専攻 酵素合成グリコーゲンの機能性評価竹中 慎治

農学研究科・生命機能科学専攻 新規微生物酵素の検索と特性解析

本田 和久

農学研究科・資源生命科学専攻 酵素合成グリコーゲンの機能性評価

富永 圭介

理学研究科・化学専攻

先端計測

大西 洋

理学研究科・化学専攻

機能性・安全性評価、先端計測

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微生物細胞工場の開発

三村 徹郎

理学研究科・生物学専攻

植物材料作成支援、生理解析支援

林昌彦

理学研究科・化学専攻

分離・反応プロセス

秋本 誠志

理学研究科・化学専攻

植物の光合成機能の解析

健医学研究科･医科学専攻

メタボローム解析吉田 優

医学研究科･医科学専攻

メタボローム解析田中 成典

システム情報学研究科・計算科学専攻

生体分子シミュレーション

東2３．研究成果の概要等について
本拠点では、バイオマス育種を含めた資源の有効活用技術を開発し、それらを用いて微生物によって目的物質を発酵生産する技術を開発する。続いてその下流の化学合成や分離
精製、物質の安全性評価に至る、バイオリファイナリーを統合的な確立を行っている。以下に、各研究者及び研究グループの研究成果の概要を示す。
【 近 藤 昭 彦 ･荻 野 千 秋 】バ イ オ リ フ ァ イ ナ リ ー に 適 し た リ グ ノ セ ル ロ ー ス 系 バ イ
オマスの前処理評価法の確立、および前処理技術の総合的評価に関する技術を
確 立 し て き た 。こ れ ら の 前 処 理 に 加 え て 、微 生 物 に よ る エ タ ノ ー ル 、芳 香 族 化 合物 の 発 酵 生 産 に 関 し て も 、微 生 物 育 種 及 び 発 酵 生 産 を 検 討 し て き た 。ま た 、生 体
由来分子を用いたナノ粒子合成技術も確立した。
【 近 藤 昭 彦 ･田 中 勉 】バイオリファイナリーに必要とされている、多様な微生物の育種を行ってきた。特に、大腸菌、コリネ型細菌、分裂酵母などを中心として、代謝工学及び表層提示技術を確立してきた。
【 近 藤 昭 彦 ･蓮 沼 誠 久 】高 等 植 物 、微 細 藻 類 、シ ア ノ バ ク テ リ ア に 由 来 す る バ イ
オマスを液体燃料やバイオベースケミカルに変換する技術の開発を行った。メ
タボロミクス等の網羅的代謝解析に基づいて微生物に改良を施し、バイオマス
分解および発酵効率を向上させるための研究を促進した。ペントースをエタノール以外のバイオベースケミカルに変換する技術の開発に取り組んだ。
【 山 地 秀 樹 】バ イ オ リ フ ァ イ ナ リ ー に お け る 利 用 を 視 野 に 入 れ 、微 生 物 細 胞 や 昆虫 細 胞 を 用 い た 有 用 物 質 の 高 生 産 技 術 の 開 発 に 取 り 組 ん で い る 。本 年 度 は 、抗 体Fab フ ラ グ メ ン ト の 重 鎖・軽 鎖 の シ ス テ イ ン 残 基 近傍 に 負 電 荷・正 電 荷 を も つ ア
ミ ノ 酸 残 基 が そ れ ぞ れ 付 加 さ れ る よ う に 、重 鎖・軽 鎖 の 遺 伝 子 を 改 変 し 、昆 虫 細胞で共発現したところ、付加したアミノ酸残基間の静電的相互作用によってジス フ ィ ル ド 結 合 の 形 成 が 促 進 さ れ 、 Fab の 分 泌 生 産 量 が 増 大 す る こ と を 見 出 した。
【 西 野 孝 】バイオマス由来のトリメチレングリコールを主鎖骨格に組み込んだ高分子として、ポリトリメチレンナフタレートおよびポリトリメチレンフラノエートを重縮合により合成し、延伸により配向結晶化フィルムを作製した。同フィルムは石化由来高分子に匹敵する耐熱性、高力学強度を有するのみならず、高い柔軟性を示した。これらの高分子の結晶構造解析により、柔軟性はトリメチレン基の高屈曲性に由来することを明らかにした。
【 森 敦 紀 】バ イ オ マ ス 由 来 の 糖 類 か ら 容 易 に 変 換 可 能 で あ る 物 質 ，フ ル フ ラ ー ルを原料としてポリエステルの合成に成功した。遷移金属触媒を用いるカップリ
ング反応を利用することで得られるフラン化合物の二量体をモノマーとすること で ，種 々 の １ ，ω － ジ オ ー ル と 重 縮 合 し ，既 存 の フ ラ ン 系 ポ リ エ ス テ ル に 比 べ
高融点であり，石油由来の汎用プラスチックの熱安定性に匹敵する新規バイオ
プラスチックを得た。
【松山秀人】バイオリアクターで生産された有用物質を低コストかつシンプルなプロセスで分離精製を行うことが期待できる膜分離法の課題である有機物や微生物の膜への付着による透水性能の低下（膜ファウリング）の低減を目指して 、膜 の 表 面 改 質 や 、親 水 性 ポ リ マ ー を 用 い た ブ レ ン ド 膜 の 作 製 を 行 い 、こ れ をモジュール化することで、実証レベルの革新膜の製法を確立した。
【 大 村 直 人 】バ イ オ プ ロ セ ス に お け る 撹 拌 の 効 果 を 、タ ー ビ ン 翼 、大 型 回 転 翼 、
旋 回 型 回 転 翼 に よ っ て 、検 証 し た 。撹 拌 に お け る せ ん 断 応 力 の 微 生 物 培 養 特 性 への 特 性 解 析 を 行 う た め に 、微 生 物 と し て は 糸 状 を 形 成 し て い る 糸 状 菌 を 用 い 、糸状 菌 の 形 態 と 分 泌 生 産 さ れ る ア ミ ラ ー ゼ の 生 産 挙 動 を 、4 種 類 の 撹 拌 翼 に よ っ て
検 討 し 、撹 拌 翼 に よ る せ ん 断 と 培 養 お よ び 、ア ミ ラ ー ゼ 活 性 と の 相 関 性 を 明 ら かにすることで、最適な撹拌方法を探査した。
【 西 山 覚 】バイオプロセスから生産される含水アルコールを用いた不飽和アルデヒドの選択的還元反応による高付加価値不飽和アルコール合成反応を各種活性炭に担持したジルコニウム触媒で検討した。ジルコニウム活性点は、含まれる水によって容易に被毒されるが、担体に活性炭を用いることで被毒効果を軽減できることがわかった。活性炭の細孔構造が耐水性に大きく影響し、Zr 活性点がマイクロ孔内に優先的に担持されることが重要であることが強く示唆された。
【 丸 山 達 生 】薬 剤 を 担 持・徐 放 可 能 な マ イ ク ロ カ プ セ ル を エ レ ク ト ロ ス プ レ ー 法
により作成し、かつこのマイクロカプセルに生体に認識されにくいようにステ3

ル ス 性 を 付 与 す る こ と に 成 功 し た 。ま た 、近 年 核 酸 医 薬 と し て 注 目 さ れ て い る 機
能 性 核 酸（ RNA、DNA）を 、酵 素 反 応 を 用 い て 簡 便 に 大 量 合 成 し 、か つ 高 い 選 択
性で分離精製する溶媒抽出方法を開発した。
【神尾英治】稲わら糖化液を原料としたエタノール発酵における発酵効率の改善のため、稲わら糖化液中の糖を正浸透膜法を用いた膜濃縮により効率よく濃縮 す る 方 法 を 検 討 し た 。表 面 処 理 を 施 し た 正 浸 透 膜 を 用 い る こ と で 、発 酵 阻 害 物
質であるフルフラール等は濃縮されず、糖のみを 5 倍以上濃縮する方法を構築した。
【 芦 田 均 】ESG の 新 た な 機 能 性 と し て 、3,000-8.000 kDa の ESG は 、ラ ッ ト 好 塩
基 球 系 RBL-2H3 細 胞 を 用 い た 試 験 に お い て 、Ｉ 型 ア レ ル ギ ーを 抑 制 す る こ と を
見 出 し た 。ま た 、ESG は 、単 層 腸 管 に 分 化 さ せ た Caco-2 細 胞 と RBL-2H3 細 胞 の共 培 養 系 に お い て も 、Ｉ 型 ア レ ル ギ ー を 抑 制 す る こ と を 明 ら か に し た 。こ の こ とか ら 、 直 接 的 お よ び ESG は 腸 管 細 胞 へ の 刺 激 を 介 し て 、 Ｉ 型 ア レ ル ギ ー を 抑 制することを明らかにし、食品素材としての利用が期待される。
【 吉 田 健 一 】枯草菌のイノシトール分解系を改変し、米ぬかに多量に含まれるフィチンをミオーイノシトールに変換する新規フィターゼの分泌生産を達成した。さらにミオーイノシトールをアルツハイマー病への適応が期待されるシローイノシトールへと変換する細胞工場の開発をすすめ、これを高効率化して 25 g/L 以上の生産量を達成した。その他、枯草菌の新規遺伝子機能や調節機構の解明と応用を進めた。
【大澤朗】タウリンは生体組織中に最も高濃度に存在する遊離アミノ酸の一つであり、炎症性腸疾患に対して腸管での炎症を抑制する作用を持っていることが 知 ら れ て い る 。し か し 、タ ウ リ ン の ヒ ト 腸 内 細 菌 叢 内 で の 動 態 は 知 ら れ て お らず 、我 々 が 開 発 し て き た「 培 養 系 ヒ ト 腸 管 モ デ ル 」に お い て 評 価 し た 。そ の 結 果
添加されたタウリンは８名の腸管モデルで殆んど資化されないことが明らかとなった。タウリンが大腸まで到達すれば抗炎症効果が期待できることが示された。
【 水 野 雅 史 】近 年 、食 物 ア レ ル ギ ー や ア レ ル ギ ー 性 鼻 炎 と い っ た Ⅰ 型 ア レ ル ギ ーの 患 者 数 が 増 加 し て い る 。 抗 原 に よ っ て 誘 導 さ れ る 抗 原 特 異 的 IgE 抗 体 を 介 したⅠ型アレルギー反応において、脱顆粒を抑制することがアレルギー症状の軽減 に つ な が る と 考 え ら れ て い る 。本 研 究 で は 、F-フ コ イ ダ ン の 生 体 に 対 す る 機 能性 、特 に 免 疫 応 答 の 異 常 に 起 因 す る ア レ ル ギ ー 抑 制 効 果 を 指 標 に 、そ の 作 用 機 構に つ い て 検 討 し た 。そ の 結 果 、F-フ コ イ ダ ン の 抗 ア レ ル ギ ー 作 用 は 腸 管 を 介 し て始めて発揮されること、また花粉などに感作された状態すなわち花粉症などアレルギー疾患を発症した人でも、コンブ摂取によりその症状を緩和できる可能性が示唆された。
【 今 石 浩 正 】バイオリアクターによるバイオマスからの有用物質生産の目的で、シトク
ロム P450 の一種である CYP53A15 を大腸菌内へと高発現させ、最適な生物返還条件を検討した。その結果、CYP53A15 は安息香酸パラ水酸化体を約 90%の高効率で水酸化させる事が判明した。
【金丸研吾】植物バイオマスの増産に資する特定物質を投与した際に活性化す
る 100 以 上 の 遺 伝 子 の 同 定 と 分 類 ，2 フ ァ ミ リ ー 6 分 子 以 上 の 転 写 制 御 因 子 の機
能 ，当 該 物 質 の 根 や 葉 に お け る 膜 輸 送 体 に つ い て 解 析 し た 。そ の 結 果 ，当 該 物 質の投与がストレス耐性増強に役立つ分子機構について多くの知見が得られた。
【 山 崎 将 紀 】食糧としての“コメ”と工業用原料バイオマスとしての“稲わら”を両立する交雑候補となる３４系統を選抜した。コメやわらの収量性やバイオマス特性濃度の両立は可能であることが示唆された。
【 橋 本 堂 史 】ア リ ル イ ソ チ オ シ ア ネ ー ト の 生 体 内 代 謝 物 で あ る N-ア セ チ ル -S-(Nア リ ル チ オ カ ル バ モ イ ル )- L -シ ス テ イ ン 抱 合 体 を 肝 が ん 細 胞（ HepG2 細 胞 ）に 処
理 し た 際 、 AITC 部 分 が 細 胞 内 で 抗 酸 化 物 質 で あ る GSH と 結 合 し 、 細 胞 内 GSHの 機 能 不 全 が 起 こ る こ と で 細 胞 内 に ROS が 蓄 積 し 、そ の 結 果 、ERK1/2 が 活 性 化し、細胞周期停止が起こることを明らかにした。
【宅見薫雄】細胞外排出シグナルを含んだ糸状菌のセルラーゼ遺伝子を乾燥条
件 下 で 発 現 す る 形 質 転 換 シ ロ イ ヌ ナ ズ ナ と 形 質 転 換 オ オ ム ギ を 作 出 し た 。ま た 、雑種致死を示すコムギ種間雑種で高発現する幾つかの転写因子が老化過程でも発現することを示し、そのプロモーター領域をクローン化した。
【 上 曽 山 博 】酵素合成グリコーゲン（ESG）を用いた新規の肥満改善法提案の為の一環として、ESG の脂肪吸収抑制効果をセルロースと比較した。その結果、ESG はセルロー

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スよりも優れた脂肪吸収抑制効果を示すことが明らかになった。これらの結果から、ESGの肥満改善能は他の食物繊維に比べて高い可能性が示された。
【 竹 中 慎 治 】 平成 27 年度に自然界より単離した Leifsonia 属放線菌由来トランスアミ
ナーゼ（BioA）について特性解析を進めた。既報の類縁酵素である大腸菌由来 YgjG および Pseudomonas 属由来 SpuC と比較すると、YgjG および SpuC ともに HMD ⇔ 6aminohexanal の可逆反応に対する触媒活性は低く、特に SpuC はジアミン類に対する脱アミノ活性も低かった。よって、Leifsonia 属放線菌由来 BioA の優位性を明らかにすることができた。
【 本 田 和 久 】酵素合成グリコーゲン（ESG）の給与が腸内細菌叢に及ぼす影響について調べた結果、ESG の給与は、総菌数に影響を及ぼすことなく、Lactobacillus 属、及びBacteroides 属の菌数を有意に増加させることが示唆された。これらの結果から、ESG による脂肪蓄積抑制機構として腸内細菌叢の改善の関与が示唆された。
【 富 永 圭 介 】結 晶 性 ポ リ マ ー で あ る ポリ乳酸のステレオコンプレックスについてテラ
ヘルツスペクトルの測定を行い、量子化学計算との比較から低振動運動に関する知見を得た。配向をそろえた試料を用いて計算結果と照らし合わしバンドの同定を行なった。その結果、従来考えられてきた結晶構造の対称性が崩れていることがわかった。
【 大 西 洋 】林 智 広 准 教 授（ 東 京 工 業 大 学 ）か ら 提 供 を う け た 生 体 忌 避 性 を も つ 有
機 単 分 子 膜（ カ チ オ ン 終 端 分 子 と ア ニ オ ン 終 端 分 子 の 混 合 膜 ）に 接 す る 緩 衝 液 の
局 所 密 度 分 布（ 液 体 構 造 ）を 原 子 間 力 顕 微 鏡 で 可 視 化 し た 。忌 避 性 を も た な い 単
分子膜に比べて強い構造化が観測された。
【三村徹郎】薬用植物ニチニチソウの二次代謝産物合成経路の細胞生物学的探索 を 進 め ,新 し い 経 路 の 可 能 性 を 見 出 し た 。 バ イ オ マ ス 材 料 と し て の ポ プ ラ の 遺伝子発現解析を進めた。
【 林 昌 彦 】希少糖とは自然界にごくごく少量しか存在しない糖のことである。近年、その生理活性に注目が集まっているが、その合成法は D-アロースと D-プシコースに限られ他の希少糖の有効な合成法は未だ無い。本研究では自然界に大量に存在する D-ガラクトースから基質の保護基と触媒のキラリティを巧妙に組み合わせることで希少糖である Dタロースと D-グロースを、それぞれ高選択的かつ高収率で得ることができた。
【 秋 本 誠 志 】陸 上 植 物 お よ び 微 細 藻 の 環 境 ス ト レ ス 耐 性 に つ い て 、非 破 壊 的 に 検査を行う方法の確立を目指している。金丸グループ内ではシロイヌナズナ野生株 や 変 異 株 を 対 象 と し た 解 析 を 、ま た 、近 藤 グ ル ー プ と の 共 同 研 究 で は 藍 藻 や 紅藻を対象とした解析を進めている。
【 吉 田 優 】腸 管 腫 瘍 発 症 の マ ウ ス モ デ ル で あ る APC min/+ マ ウ ス に 対 し て メ タ ボ ロ
ー ム 解 析 を 実 施 す る こ と で 、腸 管 ポ リ ー プ（ 腺 腫 ）発 症 に お け る 生 体 内 代 謝 プ ロ
フ ァ イ ル の 変 動 を 明 ら か に で き 、さ ら に 、腸 管 ポ リ ー プ（ 腺 腫 ）部 に 特 徴 的 な 代
謝パスウェイを見出すことができた。
【 田 中 成 典 】生 体 分 子 を 取 り 巻 く 水 が 果 た す 役 割 を 、平 衡 な ら び に 非 平 衡 統 計 熱力学両方の観点から定量的に記述する理論的枠組を開発した。

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４．論文・著書・特許出願リスト[論文]
論文名：A Systematic Approach to Time-series Metabolite Profiling and RNA-seq Analysis ofChinese Hamster Ovary Cell Culture
著者名：Hsu, H. H., Araki, M., Mochizuki, M., Hori, Y., Murata, M., Kahar, P., Yoshida, T.,
Hasunuma, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 7, 43518
論文名：Application of THz vibrational spectroscopy to molecular characterization and thetheoretical fundamentals: an illustration using saccharide molecules
著者名：Zhang, F., Wang, W. H., Tominaga, K., Hayashi, M., Hasunuma, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Chemistry - An Asian Journal, 12 (3), 324-331
論文名：Targeted nucleotide editing using hybrid prokaryotic and vertebrate adaptive immune
systems
著者名：Nishida, K., Arazoe, T., Yachie, N., Banno, S., Kakimoto, M., Tabata, M., Mochizuki,M., Miyabe, A., Araki, M., Hara, K.Y., Shimatani, Z., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Science, 353(6305), aaf8729
論文名：Targeted nucleotide editing using hybrid prokaryotic and vertebrate adaptive immune
systems
著者名：Nishida, K., Arazoe, T., Yachie, N., Banno, S., Kakimoto, M., Tabata, M., Mochizuki,M., Miyabe, A., Araki, M., Hara, K. Y., Shimatani, Z., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Science, 16;353(6305). pii: aaf8729
論文名：Toward the complete utilization of rice straw: Methane fermentation and lignin recovery
by a combinational process involving mechanical milling, supporting material andnanofiltration
著者名：Sasaki, K., Okamoto, M., Shirai, T., Tsuge, Y., Fujino, A., Sasaki, D., Morita, M.,
Matsuda, F., Kikuchi, J., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Bioresour. Technol., 216:830-837
論文名：Sortase A-Mediated Metabolic Enzyme Ligation in Escherichia coli
著者名：Matsumoto, T., Furuta, K., Tanaka, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：ACS Synth. Biol., 5(11), 1284-1289
論文名：Styrene production from a biomass-derived carbon source using a coculture system ofphenylalanine ammonia lyase and phenylacrylic acid decarboxylase-expressing
Streptomyces lividans transformants
著者名：Fujiwara, R., Noda, S., Tanaka, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：J. Biosci. Bioeng., 122(6), 730-735
論文名：4-Vinylphenol production from glucose using recombinant Streptomyces mobaraense
expressing Rhodobacter sphaeroides tyrosine ammonia lyase
著者名：Fujiwara, R., Noda, S., Kawai, Y., Tanaka, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Biotechnol. Lett., 38(9), 1543-1549
論文名：2,3-Butanediol production from cellobiose using exogenous beta-glucosidase-expressing
Bacillus subtilis
著者名：Tanimura, K., Takashima, S., Matsumoto, T., Tanaka, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Appl. Microbiol. Biotech., 100(13), 5781-5789
論 文 名 ： Improvement of ectoine productivity by using sugar transporter-overexpressing
Halomonas elongata
著者名：Tanimura, K., Matsumoto, T., Nakayama, H., Tanaka, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Enzyme. Microb. Technol., 89, 63-68
論文名：Twigged streptavidin polymer as a scaffold for protein assembly6著者名：Matsumoto, T., Isogawa, Y., Minamihata, K., Tanaka, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：J. Biotechnol., 225, 61-66
論文名：Enzymatic improvement of mitochondrial thiol oxidase Erv1 for oxidized glutathione
fermentation by Saccharomyces cerevisiae
著者名：Kobayashi, J., Sasaki D., Hara, K.Y., Hasunuma, T., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Micro. Cell Fact., 16, 44
論 文 名 ： Nanofiltration concentration of extracellular glutathione produced by engineered
Saccharomyces cerevisiae
著者名：Sasaki, K., Hara, K.Y., Kawaguchi, H., Sazuka, T., Ogino, C., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：J. Biosci. Bioeng, 121, 96-100
論文名：Comprehensive metabolomics analyses of anode-respiring Geobacter sulfurreducens
cells: the impact of anode-respiration activity on intracellular metabolite levels
著者名：Song, J., Sasaki, D., Sasaki, K., Kato, S., Kondo, A., Hashimoto, K., Nakanishi, S.
掲載誌，巻，ページ：Process Biochem., 51, 34-38
論文名：Toward the complete utilization of rice straw: Methane fermentation and lignin recovery
by a combinational process involving mechanical milling, supporting material andnanofiltration
著者名：Sasaki, K., Okamoto, M., Shirai, T., Tsuge, Y., Fujino, A., Sasaki, D., Morita, M.,
Matsuda, F., Kikuchi, J., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：Biores. Tech., 216, 830-837
論文名：Comparative metabolic state of microflora on the surface of anode electrode in a
microbial fuel cell operated at different pH conditions
著者名：Sasaki, D., Sasaki, K., Tsuge, Y., Kondo, A.
掲載誌，巻，ページ：AMB Express, 6, 125
論文名：Production of Japanese encephalitis virus-like particles using insect cell expression
systems
著者名：Yamaji, H., Konishi, E.
掲載誌，巻，ページ：Methods Mol. Biol., 1404, 365-375
論文名：Electrostatic engineering of the interface between heavy and light chains promotes
antibody Fab fragment production
著者名：Ohmuro-Matsuyama, Y., Mori, K., Hamada, H., Ueda, H., Yamaji, H.
掲載誌，巻，ページ：Cytotechnology, 69, 469-475
論文名：Elucidation of Chiral-symmetry Breaking in a Racemic Polymer System with Terahertz
Vibrational Spectroscopy and Crystal Orbital Density Functional Theory
著者名：Zhang, F., Wang, W. H., Tominaga, K., Hayashi, M., Lee, S., Nishino, T.
掲載誌，巻，ページ：J.Phys.Chem. Lett., 7, 4671-4676
論文名：Rejection of nutrients contained in an anaerobic digestion effluent using a forward
osmosis membrane
著者名：Onoda, S., Masumori, Y., Miyoshi, T., Yasukawa, M., Takahashi, T., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Desalin. Water Treat., 57, 15748-15758
論文名：Low-cost water treatment system using submerged membrane filtration in developing
countries
著者名：Miyoshi, T., Setiadi, T., Effendi, A., Maeda, H., Tsukaraha, T., Yi, H., Jun, H., Saito, M.,
Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Desalin. Water Treat., 57, 18101-18108
論文名：Experimental and theoretical study of a forward osmosis hollow fiber membrane modulewith a cross-wound configuration
著者名：Shibuya, M., Yasukawa, M., Goda, S., Sakurai, H., Takahashi, T., Higa, M., Matsuyama,H.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 504, 10-197論文名：Effect of the amino-group densities of functionalized ionic liquids on the Facilitatedtransport properties for CO2 separation
著者名：Kasahara, S., Kamio, E., Shaikh, R. A., Matsuki, T., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 503, 148-157
論文名：Molecular design of high CO2 reactivity and low viscosity ionic liquids for CO2
separative facilitated transport membranes
著者名：Otani, A., Zhang, Y., Matsuki, T., Kamio, E., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ： Ind. Eng. Chem. Res., 55, 2821–2830
論文名：Fabrication of osmotic agents with controlled LCSTs for application to PRO systemutilizing low-grade heat
著者名：Takahashi, T., Nishimori, S., Yasukawa, M., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ： Bull. Soc. Sea Water Sci., Jpn., 70, 120-121
論文名：Efficient condensation of organic colloids in deep groundwater using surface-modified
nanofiltration membranes under optimized hydrodynamic conditions
著者名：Aosai, D., Saeki, D., Iwatsuki, T., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Colloids Surf. A, 495, 68–78
論 文 名 ： Hydration effects and antifouling properties of poly(vinyl chloride-co-PEGMA)
membranes studied using molecular dynamics simulations
著者名：Shaikh, R. A., Rajabzadeh, S., Matsuo, R., Takaba, H., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Appl. Surf. Sci., 369, 241–250
論文名：Understanding the Thermally Induced Phase Separation Process via a Maxwell-Stefan
Model
著者名：Lin, H., Tang, Y., Matsuyama, H., Wang, L. X.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 507, 143–153
論 文 名 ： Selective Separation of Chloride and Sulfate by Nanofiltration for High Saline
Wastewater Recycling
著者名：Yan, Z., Zeng, L., Li, Q., Liu, T., Matsuyama, H., Wang, X.
掲載誌，巻，ページ：Separ. Purif. Technol., 166, 135-141
論 文 名 ： Permeation of oil-in-water emulsions through coalescing filter: Two-dimensional
simulation based on phase-field model
著者名：Mino, Y., Kagawa, Y., Ishigami, T., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：AIChE J., 62(7), 2525-2532
論文名：Modification of Polyethersulfone Hollow Fiber Membrane with Different Polymeric
Additives
著者名：Arahman, N., Mulyati, S., Lubis, R. M., Razi, F., Takagi, R., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Membr. Water Treat., 7(4), 355-365
論文名：Important Fractions of Organic Matter Causing Fouling of Seawater Reverse Osmosis(SWRO) Membranes
著者名：Miyoshi, T., Hayashi, M., Shimamura, K., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Desalination, 390, 72-80
論文名：High pressure CO2 solubility and physical properties of tetrabutyl-phosphonium Lprolinate
著者名：Makino, T., Kanakubo, M., Matsuki, T., Kamio, E., Takaba, H., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Fluid Phase Equilib., 420, 89-96
論 文 名 ： Discrepant Membrane Fouling of Partial Nitrification and Anammox Membrane
Bioreactor Operated at the Same Nitrogen Loading Rate
著者名：Niu, Z., Zhang, Z., Liu, S., Miyoshi, T., Matsuyama, H., Ni, J.
掲載誌，巻，ページ：Bioresour. Technol., 214, 729-736

8論文名：Preparation and characterization of ECTFE hollow fiber membranes via thermallyinduced phase separation (TIPS)
著者名：Karkhanechi, H., Rajabzadeh, S., Nicolo, E. D., Usuda, H., Shaikh, R. A., Matsuyama,H.
掲載誌，巻，ページ：Polymer, 97, 515-524
論文名：Preparation of PVDF/poly (tetrafluoroethylene-co-vinyl alcohol) blend membranes with
antifouling propensities via nonsolvent induced phase separation method
著者名：Sun, Y., Rajabzadeh, S., Ma, W., Zhou, Z., Kakihana, Y., Ohmukai, Y., Miki, J.,
Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Appl. Polym. Sci., 133, 43780
論文名：Effect of surface properties on antifouling performance of poly(vinyl chloride-copoly(ethylene glycol)methyl ether methacrylate)/PVC blend membrane
著者名：Zhou, Z., Rajabzadeh, S., Shaikh, R. A., Kakihana, Y., Ma, W., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 514, 537-546
論文名：Highly condensed polyvinyl chloride latex production by forward osmosis: Performanceand characteristics
著者名：Takahashi, T., Yasukawa, M., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 514, 547-555
論 文 名 ： Effect of type of poly(ethylene glycol) (PEG) based amphiphilic copolymer on
antifouling properties of copolymer/poly(vinylidene fluoride) (PVDF) blend
membranes
著者名：Ma, W., Rajabzadeh, S., Shaikh, R. A., Kakihana, Y., Sun, Y., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 514, 429-439
論文名：Effects of the ionic strength of sodium hypochlorite solution on membrane cleaning
著者名：Ujihara, R., Mino, Y., Takahashi, T., Shimizu, Y., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 514, 566-573
論文名：Effect of polydopamine coating and direct electric current application on anti-biofoulingproperties of anion exchange membranes in electrodialysis
著者名：Vaselbehagh, M., Karkhanechi, H., Takagi, R., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 515, 98-108
論 文 名 ： Multiscale Simulation Understanding on the Membrane Formation Process via
Thermally Induced Phase Separation Accompanied with Heat Transfer
著者名：Tang, Y., Lin, H., Liu, T., Matsuyama, H., Wang, L. X.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 515, 258-267
論文名：Effect of Hydrophobicity of Polymer Materials Used for Water Purification Membranes
on Biofilm Formation Dynamics
著者名：Saeki, D., Nagashima, Y., Sawada, I., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Colloids Surf., A, 506, 622-628
論文名：The Profile of fluoride ion removal from water based on applied current and membranetypes in electrodialysis
著者名：Arahman, N., Mulyati, S., Lubis, R. M., Razi, F., Takagi, R., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Fluor. Chem., 191, 97-102
論文名：Incorporating Hyperbranched Polyester into Cross-linked Polyamide Layer to Enhanceboth Permeability and Selectivity of Nanofiltration Membrane
著者名：Kong, X., Zhang, Y., Zeng, Y. S., Zhu, K. B., Zhu, P. L., Fang, F. L., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 518, 141-149
論 文 名 ： Characteristics of Foulants of Forward Osmosis Membranes Used in Municipal
Wastewater Concentration Processes
著者名：Onoda, S., Masumori, M., Miyoshi, M., Yasukawa, M., Takahashi, T., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Desal. Water Treat., 57, 26383-26391

9論文名：Quantum mechanical and molecular dynamics simulations of dual-amino-acid ionicliquids for CO2 capture
著者名：Shaikh, R. A., Karkhanechi, H., Kamio, E., Yoshioka, T., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Phys. Chem. C, 120, 27734–27745
論文名：Effect of membrane material and surface pore Size on the fouling properties of themembrane bioreactor (MBR)
著者名：Jeon, S. Rajabzadeh, S., Okamura, R., Ishigami, T., Hasegawa, S., Kato, N., Matsuyama,H.
掲載誌，巻，ページ：Water, 8, 602
論文名：Functional magnetic particles providing osmotic pressure as reusable draw solutes inforward osmosis membrane process
著者名：Mino, Y., Ogawa, D., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Adv. Powder Technol., 27, 2136-2144
論文名：Thin-film composite forward osmosis membrane with high water flux and high pressure
resistance using a thicker void-free polyketone porous support
著者名：Yasukawa, M., Mishima, S., Tanaka, Y., Takahashi, T., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Desalination, 402, 1-9
論文名：A thin-film composite-hollow fiber forward osmosis membrane with a polyketone hollow
fiber membrane as a support
著者名：Shibuya, M., Yasukawa, M., Mishima, S., Tanaka, Y., Takahashi, T., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Desalination, 402, 33-41
論 文 名 ： Development of Facilitated Transport Membranes with Low Viscosity Aprotic
Heterocyclic Anion Type Ionic Liquid as a CO2 Carrier
著者名：Kamio, E., Matsuki, T., Moghadam, F., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Sep. Sci. Technol., 52, 197-208
論文名：Effect of Chemical Structures of Cyclic Amino Acid Type Ionic Liquids as a CO2 Carrier
on Facilitated Transport Membrane Performances
著者名：Kamio, E., Matsuki, T., Kasahara, E., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：Sep. Sci. Technol., 52, 209-220
論文名：Ultrathin and ordered stacking of silica nanoparticles via spin-assisted layer-by-layer
assembly under dehydrated conditions for the fabrication of ultrafiltration membranes
著者名：Saeki, D., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 523, 60-67
論文名：Structures and antifouling properties of polyvinyl chloride/poly(methyl methacrylate)graft-poly(ethylene glycol) blend membranes formed in different coagulation media
著者名：Fang, F.L., Zhu, K. B., Zhu, P. L., Matsuyama, H., Zhao, F. S.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 524, 235-244
論文名：High CO2 separation performance of amino acid ionic liquid-based double network ion
gel membranes in low CO2 concentration gas mixtures under humid conditions
著者名：Moghadam, F., Kamio, E., Matsuyama, H.
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 525, 290-297
論文名：Rational and practical exfoliation of graphite using well-defined poly(3-hexylthiophene)
for the preparation of conductive polymer/graphene composite
著者名：Iguchi, H., Higashi, C., Funasaki, Y., Fujita, K., Mori, A. Nakasuga, A., Maruyama, T.
掲載誌，巻，ページ：Sci. Rep., 7, 39937
論 文 名 ： Calcium phosphate-polymer hybrid microparticles having functionalized surfaces
prepared by a coaxially electrospray technique
著者名：Matsuura, T., Maruyama, T.
掲載誌，巻，ページ：Colloids Surf. A., 526, 64-69

10論文名：In-situ polymerization of a novel surfactant on graphene surface for the stable graphene
dispersion in water
著者名：Higashi, C., Funasaki, Y., Iguchi, H., Maruyama, T.
掲載誌，巻，ページ：RSC Adv., 6, 88244-88247
論文名：Liquid-liquid extraction of functional single-stranded DNA using reverse micelles with
DNA-surfactant
著者名：Maruyama, T., Ishizu, N.
掲載誌，巻，ページ：Chem Nano Mat., 2, 461-465
論文名： Liquid-liquid extraction of enzymatically synthesized functional RNA oligonucleotides
using reverse micelles with DNA-surfactant
著者名：Maruyama, T., Ishizu, N., Eguchi, Y., Hosogi, T., Goto, M.
掲載誌，巻，ページ：Chem. Commun., 52, 12376-12379
論文名：廃食品性バイオマスを用いたレアメタル高選択的分離技術の開発
著者名：丸山達生
掲載誌，巻，ページ：ケミカルエンジニヤリング、62, 62-67
論文名：DNA–gold nanoparticle hybrid hydrogel network prepared by enzymatic reaction
著者名：Eguchi, Y., Kato, T., Tanaka, T., Maruyama, T.
掲載誌，巻，ページ：Chem. Commun., 53, 5802-5805
論文名：Palmitoylated amino acids as low-molecular-weight gelators for ionic liquids
著者名：Restu, K. W., Nishida, Y., Kataoka, T., Morimoto, M., Ishida, K., Mizuhata, M.,
Maruyama, T.
掲載誌，巻，ページ：Colloid Polym. Sci., 295, 1109-1116
論文名：Hollow phosphorylcholine polymer vesicles prepared by a coaxial electrospray technique
著者名：Matsuura, T., Maruyama, T.
掲載誌，巻，ページ：Colloid Polym. Sci., 295, 1251-1256
論文名：Vialinin A and thelephantin G, potent inhibitors of tumor necrosis factor-α production,
inhibit sentrin/SUMO-speciﬁc protease 1 enzymatic activity
著者名：Yoshioka, Y., Namiki, D., Makiuchi, M., Sugaya, K., Onose, J., Ashida, H., Abe, N.
掲載誌，巻，ページ：Bioorg. Med. Chem. Lett., 26, 4237-4240
論文名：Procyanidin promotes translocation of glucose transporter 4 in muscle of mice throughactivation of insulin and AMPK signaling pathways
著者名：Yamashita, Y., Wang, L., Namba, F., Ito, C., Toda, T., Ashida, H.
掲載誌，巻，ページ：PLoS ONE, 11: e0161704
論 文 名 ： Glycogen distribution in the microwave-fixed mouse brain reveals heterogeneous
astrocytic patterns
著者名：Oe, Y., Baba, O., Ashida, H., Nakamura, C. K., Hirase, H.
掲載誌，巻，ページ：Glia, 64, 1532-1545
論 文 名 ： Heterologous expression and characterization of the Aspergillus aspartic proteaseinvolved in the hydrolysis and decolorization of red-pigmented proteins
著者名： Takenaka, S., Umeda, M., Senba, H., Koyama, D., Tanaka, K., Yoshida, K., Doi, M.
掲載誌，巻，ページ：J. Sci. Food Agri., 97, 95-101
論文名：Bacillus subtilis GntR regulation modified to devise artificial transient induction systems
著者名：Majidian, P., Kuse, J., Tanaka, K., Najafi, H., Zeinalabedini,M., Takenaka, S., Yoshida,
K.
掲載誌，巻，ページ： J. Gen. Appl. Microbiol., 62(6), 277-285
論文名：A Single-Batch Fermentation System to Simulate Human Colonic Microbiota for HighThroughput Evaluation of Prebiotics
著者名：Takagi, R., Sasaki, K., Sasaki, D., Fukuda, I., Tanaka, K., Yoshida, K., Kondo, A.,11

Osawa, R.
掲載誌，巻，ページ： PLoS One, 11(8): e0160533
論文名：Bacillus subtilis 5’-nucleotidases with various functions and substrate specificities
著者名： Terakawa, A., Natsume, A., Okada, A., Nishihata, S., Kuse, J., Tanaka, K., Takenaka,
S., Ishikawa, S., Yoshida, K.
掲載誌，巻，ページ： BMC Microbiology, 16(1), 1-13
論 文 名 ： Bacillus subtilis iolU encodes an additional NADP+-dependent scyllo-inositol
dehydrogenase
著者名：Kang, D.-M., Tanaka, K., Takenaka, S., Ishikawa, S., Yoshida, K.
掲載誌，巻，ページ： Biosci. Biotechnol. Biochem., 81 (5), 1026-1032
論文名： A single-batch fermentation system to simulate human colonic microbiota for hghthroughput evaluation of prebiotics
著者名：Takagi, R., Sasaki, K., Sasaki, D., Fukuda, I., Tanaka, K., Yoshida, K., Kondo, A.,
Osawa, R.
掲載誌，巻，ページ：Plos One : e0160533
論文名：F-fucoidan from Saccharina japonica is a novel inducer of galectin-9 and exhibits antiallergic activity
著者名：Tanino, Y., Hashimoto, T., Ojima, T., Mizuno, M.
掲載誌，巻，ページ：J. Clin. Biochem. Nutr., 59, 25-30
論文名：A novel in vitro co-culture model comprised of Coco-2/RBL-2H3 cells to evaluate antiallergic effects of food factors through the intestine
著者名：Yamashita, S., Yokoyama, Y., Hashimoto, T., Mizuno, M.
掲載誌，巻，ページ：J. Immunol. Meth., 435, 1-6
論文名：A metabolite of dietary glucosylceramide from pineapples improves the skin barrier
function in hairless mice
著者名：Kuwata, T., Hashimoto, T., Ohto, N., Kuwahara, H., Lee, J.W., Bamba, T., Mizuno, M.
掲載誌，巻，ページ：J. Funct. Foods, 30, 228-236
論文名：Functional characterization of CYP52G3 from Aspergillus oryzae and its application forbioconversion and synthesis of hydroxyl flavanone and steroids,Biotechnol
著者名：Uno, T., Yanase, T., Imaishi, H.
掲載誌，巻，ページ：Appl. Biochem., 10.1002/bab.1496
論文名：Rab proteins in the brain and corpus allatum of Bombyx mori.
著者名：Uno, T., Furutani, M., Watanabe, C., Sakamoto, K., Uno, Y., Kanamaru, K., Yamagata,
H., Mizoguchi, A., Takeda, M.
掲載誌，巻，ページ：Histochem. Cell Biol., 46(1) 59-69
論文名：Genome-wide association study using whole-genome sequencing rapidly identifies novel
genes associated with agronomic traits in rice
著者名：Yano, K., Yamamoto, E., Aya, K., Takeuchi, H., Lo, C. P., Hu, L., Yamasaki, M., Yoshida,S., Hirano, K., Kitano, H., Matsuoka, M.
掲載誌，巻，ページ：Nature Genetics, 48, 927-934
論文名：Island-model genomic selection for long-term genetic improvement of autogamous crops
著者名：Yabe, S., Yamasaki, M., Ebana, K., Hayashi, T., Iwata, H.
掲載誌，巻，ページ：PLOS One, 11 (4): e0153945
論文名：Uncovering a nuisance influence of phenological traits using a nonlinear structural
equation: application to days to heading and culm length in Asian cultivated rice (Oryza
sativa L.)
著者名：Onogi, A., Ideta, O., Yoshioka, T., Ebana, K., Yamasaki, M., Iwata, H.
掲載誌，巻，ページ：PLOS One, 11 (2): e0148609
論文名：Superoxide and singlet oxygen produced within the thylakoid membranes both cause

12photosystem I photoinhibition
著者名：Takagi, D., Takumi, S., Higashiguchi, M., Sejima, T., Miyake, C.
掲載誌，巻，ページ：Plant Physiology, 171, 1626-1634
論文名：Genome-wide identification of novel genetic markers from RNA sequencing assemblyof diverse Aegilops tauschii accessions
著者名：Nishijima, R., Yoshida, K., Motoi, Y., Sato, K., Takumi, S.
掲載誌，巻，ページ：Molecular Genetics and Genomics, 291, 1681-1694
論文名：Variation in abscisic acid responsiveness at the early seedling stage is related to linedifferences in seed dormancy and in expression of genes involved in abscisic acidresponses in common wheat
著者名：Yokota, H., Iehisa, M. C. J., Nishijima, R., Nitta, M., Takenaka, S., Nasuda, S., Takumi,
S.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Cereal Science, 71, 167-176
論文名：Fine mapping and genetic association analysis of Net2, the causative D-genome locus
of low temperature-induced hybrid necrosis in interspecific crosses between tetraploid
wheat and Aegilops tauschii
著者名：Sakaguchi, K., Nishijima, R., Iehisa, M. C. J., Takumi, S.
掲載誌，巻，ページ：Genetica, 144, 523-533
論文名：Salt tolerance during germination and seedling growth of wild wheat Aegilops tauschii
and its impact on the species range expansion
著者名：Saisho, D., Takumi, S., Matsuoka, Y.
掲載誌，巻，ページ：Scientific Reports, 6, 38554
論文名：Detection of splicing variants in the leaf and spike transcripts of wild diploid wheat
Aegilops tauschii and transmission of the splicing patterns to synthetic hexaploid wheat
著者名：Iehisa, M. C. J., Okada, M., Sato, K., Takumi, S.
掲載誌，巻，ページ：Plant Gene, 9, 6-12
論文名：Quantitative trait locus analysis for spikelet shape-related traits in wild wheat progenitor
Aegilops tauschii: implications for intraspecific diversification and subspecies
differentiation
著者名：Nishijima, R., Okamoto, Y., Hatano, H., Takumi, S.
掲載誌，巻，ページ：PLoS ONE, 12: e0173210
論文名：高速シークエンサーを活用したコムギゲノム研究の新展開
著者名：宅見薫雄, 吉田健太郎, 水野信之, 小林史典, 永野惇, 半田裕一
掲載誌，巻，ページ：育種学研究 18, 78-84
論文名：F-fucoidan from Saccharina japonica is a novel inducer of galectin-9 and exhibits anti allergic activity
著者名：Tanino, Y., Hashimoto, T., Ojima, T., Mizuno, M., Matsumoto, T., Shimada, S., Hata, Y.,
Tanaka T., Kondo A.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition, 59, 25-30
論文名：A novel in vitro co-culture model comprised of Caco-2/RBL-2H3 cells to evaluate antiallergic effects of food factors through the intestine
著者名：Yamashita, S., Yokoyama, Y., Hashimoto, T., Mizuno, M.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Immunological Methods, 435, 1-6
論文名：液中ピコニュートン力学測定による液体構造計測へのアプローチ
著者名：大西 洋
掲載誌，巻，ページ：顕微鏡, 51, 67-71
論文名：Non-contact Atomic Force and Kelvin Probe Force Microscopy on MgO(100) andMgO(100)-Supported Ba
著者名：Pang, L. C., Sasahara, A., Onishi, H.
掲載誌，巻，ページ：Surface Science, 650, 76-8213論文名：Transform Theory for Obtaining Number Density Distribution of Solvent Molecules orColloidal Particles on a Substrate: A Theory for Atomic Force Microscopy
著者名：Amano, K., Kobayashi, K., Miyazawa, K., Liang, Y., Hashimoto, K., Fukami, K., Nishi,N., Sakka, T., Onishi, H., Fukuma, T.
掲載誌，巻，ページ：Physical Chemistry Chemical Physics, 18, 15534-15544
論文名：The Structure of Uniaxially Stretched Isotactic Polypropylene Films: Imaging with
Frequency-modulation Atomic Force Microscopy
著者名：Uchida, K., Mita, K., Matsuoka, O., Isaki, T., Kimura, K., Onishi, H.
掲載誌，巻，ページ：Polymer, 82, 349-355
論文名：Identification of Ice Plant (Mesembryanthemum crystallinum L.) MicroRNAs Using
RNA-Seq and Their Putative Roles in High Salinity Responses in Seedlings
著者名：Chiang, C. P., Yim, W. C., Sun, Y. H., Ohnishi, M., Mimura, T., Cushman, J. C., Yen, H.
E.
掲載誌，巻，ページ：Frontiers in Plant Science, 7, 1143
論文名：Contribution of picophytoplankton to urea decomposition in the euphotic zone of Lake
Baikal
著者名：Mitamura, O., Satoh, Y., Watanabe, Y., Nakano, S., Katano, T., Tanaka, Y., Mimura, T.,
Drucker, V. V., Sugiyama, M.
掲載誌，巻，ページ：Limnological Study, 3, 35-52
論 文 名 ： Vacuolar compartmentalization as indispensable component of heavy metal
detoxification in plants
著者名：Sharma, S. S., Dietz, K. J., Mimura, T.
掲載誌，巻，ページ：Plant Cell & Envrionment, 39(5), 1112-1126
論文名：Quiescent center initiation in the Arabidopsis lateral root primordia is dependent on the
SCARECROW transcription factor
著者名：Goh, T., Toyokura, K., Wells, M. D., Swarup, K., Yamamoto, M., Mimura, T., Weijers,
D., Fukaki, H., Laplaze, H., Bennett, J. M., Guyomarc'h, S.
掲載誌，巻，ページ：Development, 143(18), 3363-3371
論文名：Cell-specific localization of alkaloids in Catharanthus roseus stem tissue measured with
Imaging MS and Single cell MS
著者名：Yamamoto, K., Takahashi, K., Mizuno, H., Anegawa, A., Ishizaki, K., Fukaki, H.,
Ohnishi, M., Yamazaki, M., Masujima, T., Mimura, T.
掲載誌，巻，ページ：Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 113(14), 3891-3896
論文名：植物組織における低分子量物質分布の質量顕微鏡による可視化
著者名：高橋勝利，姉川彩，大西美輪，山本浩太郎，石崎公庸，深城英弘，三村徹郎
掲載誌，巻，ページ：Plant Morphology, 28(1), 23-27
論文名：Energy transfer in cyanobacteria and red algae: confirmation of spillover in intact
megacomplexes of phycobilisome and both photosystems
著者名：Ueno, Y., Aikawa, S., Kondo, A., Akimoto, S.
掲載誌，巻，ページ：J. Phys. Chem. Lett., 7, 3567-3571
論文名：AutoDock-GIST: Incorporating Thermodynamics of Active-Site Water into Scoring
Function for Accurate Protein-Ligand Docking
著者名：Uehara, S., Tanaka, S.
掲載誌，巻，ページ：Molecules, 21, 1604-1625
論文名：Correlational and Thermodynamic Properties of Finite-Temperature Electron Liquids inthe Hypernetted-Chain Approximation
著者名：Tanaka, S.
掲載誌，巻，ページ：J. Chem. Phys., 145, 214104-214115
論文名：Meteorite Impact-Induced Rapid NH3 Production on Early Earth: Ab Initio Molecular

14

Dynamics Simulation
著者名：Shimamura, K., Shimojo, F., Nakano, A., Tanaka, S.
掲載誌，巻，ページ：Sci. Rep., 6, 38953-38963
論文名：Local Thermodynamics of the Water Molecules around Single- and Double-Stranded
DNA Studied by Grid Inhomogeneous Solvation Theory
著者名：Nakano, M., Tateishi-Karimata, H., Tanaka, S., Tama, F., Miyashita, O., Nakano, S.,
Sugimoto, N.
掲載誌，巻，ページ：Chem. Phys. Lett., 660, 250-255
論文名：Four-Electron Model for Singlet and Triplet Excitation Energy Transfers with Inclusionof Coherence Memory, Inelastic Tunneling and Nuclear Quantum Effects
著者名：Suzuki, Y., Ebina, K., Tanaka, S.
掲載誌，巻，ページ：Chem. Phys., 474, 18-24
論文名：Reduced Minimum Model for the Photosynthetic Induction Processes in Photosystem I
著者名：Matsuoka, T., Tanaka, S., Ebina, K.
掲載誌，巻，ページ：J. Photochem. Photobiol. B: Biology, 160, 364-375
論文名：Diffusion Monte Carlo Study on Temporal Evolution of Entropy and Free Energy in
Nonequilibrium Processes
著者名：Tanaka, S.
掲載誌，巻，ページ：J. Chem. Phys., 144, 094103-094117
論 文 名 ： Intensifying the fermentation of Aspergillus oryzae in a stirred bioreactor using
Maxblend impeller
著者名：Ghobadi, N., Ogino, C., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：The Open Chemical Engineering Journal, 10, 88-109
論文名：Using a flexible shaft agitator to enhance the rheology of a complex fungal fermentation
culture著者名：Ghobadi, N., Ogino, C., Ogawa, T., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Bioprocess and Biosystems Engineering, 39, 1793-1801
論文名：Optimized stirred reactor for enhanced particle dispersion
著者名：Wang, S., Jiang, M., Ibrahim, S., Wu, J., Feng, X., Duan, X., Yang, Z., Yang, C., Ohmura,N.
掲載誌，巻，ページ：Chemical Engineering & Technology, 39, 1793-1801
論文名：Effect of Shear Rate Distribution on Particle Aggregation in a Stirred Vessel
著者名：Masuda, H., Tsuda, K., Matsui, K., Komoda, Y., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Chemical Engineering & Technology, 40, 493-497
論文名：Prediction of onset of Taylor-Couette instability for shear-thinning fluids
著者名：Masuda, H., Horie, T., Hubacz, R., Ohta, M., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Rheologica Acta, 56, 73-84
論文名：Characterizations of the submerged fermentation of Aspergillus oryzae using a Fullzone
impeller in a stirred tank bioreactor
著者名：Ghobadi, N., Ogino, C., Yamabe, K., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Bioscience and Bioengineering, 123, 101-108
論文名：Process development of starch hydrolysis using mixing characteristics of Taylor vortices
著者名：Masuda, H., Horie, T., Hubacz, R., Ohmura, N., Shimoyamada, M.
掲載誌，巻，ページ：Bioscience, Biotechnology and Biochemistry, 81, 73-84
論文名：Effect of shear-rate distribution on particle aggregation in a stirred vessel
著者名：Masuda, H., Tsuda, K., Matsui, K., Komoda, Y., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Proceedings of the 5th Asian Conference on Mixing - ACOM2016, 192215

論文名：Effect of Swingstir impeller on rheology and morphology of submerged fermentation
著者名：Ghobadi, N., Ogino, C., Ogawa, T., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Proceedings of the 5th Asian Conference on Mixing - ACOM2016, 4550
論文名：Performance evaluation of the new low-power stirring blade
著者名：Nagatomo, D., Yamashita, N., Takenaka, K., Esaki, K., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Proceedings of the 5th Asian Conference on Mixing - ACOM2016, 98101
論文名：Effective human motion of fresh cream mixing extracted by a motion analysis
著者名：Hara, M., Masuda, H., Horie, T., Honda, S., Shirasugi, N(K), Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Proceedings of the 5th Asian Conference on Mixing - ACOM2016, 108111
論文名：Process intensification of a trickel bed reactor with Taylor flow
著者名：Hirai, K., Horie, T., Taniya, K., Kumagai, N., Ichihashi, Y., Ohmura, N., Sakurai, M.,
Matsumoto, H., Matsuda, K.
掲載誌，巻，ページ：Proceedings the 7th International Symposium on Design, Operation andControl of Chemical Processes (PSE ASIA 2016)，B311
論文名：Estimation of particle dispersion in a stirred vessel using a dynamic response modelling
著者名：Yamashita, N., Masuda, H., Horie, T., Ohmura, N.
掲載誌，巻，ページ：Proceedings the 7th International Symposium on Design, Operation andControl of Chemical Processes (PSE ASIA 2016)，C341
論 文 名 ： Mechanistic study of reaction mechanism on ammonia photodecomposition overNi/TiO2 photocatalysts
著者名：Utsunomiya, A., Okemoto, A., Nishino, Y., Kitagawa, K., Kobayashi, H., Taniya, K.,
Ichihashi, Y., Nishiyama, S.
掲載誌，巻，ページ：Applied Catalysis B: Environmental, 206, 378-383
論文名：Application of picene thin-film semiconductor as a photocatalyst for photocatalytichydrogen formation from water
著者名：Okemoto, A., Kishishita, K., Maeda, S., Gohda, S., Misaki, M., Koshiba, Y., Ishida, K.,
Horie, T., Taniya, K., Ichihashi, Y., Nishiyama, S.
掲載誌，巻，ページ： Applied Catalysis B: Environmental, 192, 88-92
論文名：Selective catalytic oxidation of benzene over Cu/Ti/HZSM-5 under low oxygen pressurefor one step synthesis of phenol
著者名：Okemoto, A., Tsukano, Y., Utsunomiya, A., Taniya, K., Ichihashi, Y., Nishiyama, S.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Molecular Catalysis A: Chemical, 411, 372-376
論文名：Stynthesis of alkynyl furoxans. Rare carbon-carbon bond forming reaction on a furoxan
ring
著者名：Matsubara, R., Eguchi, S., Ando, A., Hayashi, M.
掲載誌，巻，ページ：Org. Biomol. Chem., 15, 1965-1969
論文名：Dehydrogenative Formation of Resorcinol Derivatives Using Pd/C-Ethylene Catalytic
System
著者名：Deeb, E. I., Funakoshi, T. Y., Shimomoto, Y., Hayashi, M.
掲載誌，巻，ページ：J. Org.Chem., 82, 2630-2640
論文名：Selective Synthesis of Partially Protected D-Talopyranosides and D-Gulopyranosides
via Catalytic Asymmetric Dihydroxylation: Multiplier Effects of Substrate Control and
Catalyst Control
著者名：Namito, Y., Michigami, K., Nagahashi, T., Matsubara, R., Hayashi, M.
掲載誌，巻，ページ：Org. Lett., 18, 6058-6061
論文名：Conversion of Cyclohexanones to Alkyl Aryl Ethers Using a Pd/C–Ethylene System
著者名：Deeb. E. I., Tian, M. Y., Funakoshi, T., Matsubara, R., Hayashi, M.
掲載誌，巻，ページ：Eur. J. Org. Chem., 409-413

16論文名：Progress of Chiral Schiff Bases with C1 Symmetry in Metal-Catalyzed Asymmetric
Reactions
著者名：Hayashi, M.
掲載誌，巻，ページ：Chem. Rec., 16, 2708-2735
論文名：Photoinduced Charge-Transfer State of 4-Carbazolyl-3-(triluoromethyl)benzoic Acid:
Photophysical Property and Application to Reduction of Carbon-Halogen Bonds as a
Sensitizer
著者名：Matsubara, R., Shimada, T., Kobori, Y., Yabuta, T., Osakai, T., Hayashi, M.
掲載誌，巻，ページ：Chem. Asian J., 11, 2006-2010
論文名：Fluorofuroxans: Synthesis and Application as Photo-induced Nitric Oxide Donors
著者名：Ando, A., Matsubara, R., Takazawa, S., Shimada, T., Hayashi, M.
掲載誌，巻，ページ：Asian J. Org. Chem., 5, 886-890
論文名：Synthesis of Furoxans (1,2,5-oxadiazole 2-oxides) from Styrenes and Nitrosonium
Tetrafluoroborate in Non-Acidic Media and Mechanistic Study
著者名：Matsubara, R., Ando, A., Saeki, Y., Eda, K., Asada, N., Tsutsumi, T., Shin, S. Y., Hayashi,
M.
掲載誌，巻，ページ：J. Heterocyclic Chem., 53, 1094-1105[著書]
著 書：代謝プロファイリング法の微生物育種技術への応用
著者名：蓮沼誠久
巻，ページ：Vol. 16, No. 1, 1–8
発行所，発行年：Journal of Environmental Biotechnology，2016 年
著 書：応用微生物学，第 10 章 低炭素化社会への取組み，バイオ燃料
著者名：蓮沼誠久
巻，ページ：293-297
発行所，発行年：文永堂出版，2016 年
著 書：酸化グラフェン/高分子複合体の力学的性質
著者名：森棟せいら，西野孝
巻，ページ：第 7 章第 5 項，224-233
発行所，発行年：シーエムシー出版，2016 年
著 書：高分子科学-合成から物性まで著者名：東信行，松本章一，西野孝
巻，ページ：第 5,6 章，147-226
発行所，発行年：講談社，2016 年
著

書：低分子ゲルの開発と応用（共著）、「イオン液体用ベンゼントリカルボキシアミ
ド型ゲル化剤」
著者名：丸山達生（共著）巻，ページ：140-145
発行所，発行年：シーエムシー出版、2016 年
著 書：低分子ゲルの開発と応用（共著）、「細胞死を誘導する超分子ゲル」
著者名：丸山達生（共著）巻，ページ：146-151
発行所，発行年：シーエムシー出版、2016 年
著 書：応用微生物学 第 3 版（共著）著者名：吉田健一
巻，ページ： 88-93
発行所，発行年：文英堂出版、2016 年
著 書：QTL 解析（第８章「植物学の応用：農業」、「植物学の百科事典」日本植物学会

17編・日本育種学会編集協力）
著者名：山崎将紀
巻，ページ：660-661
発行所，発行年：丸善出版、2016 年
著 書：ナノ材料解析の実際（13 章：走査トンネル顕微鏡）
著者名：大西洋（米澤徹, 朝倉清高, 幾原雄一 編集）
発行所，発行年：講談社、2016 年
著

書： Plant Physiology and Development (植物生理学・発生学、島崎研一郎、西谷和彦
監訳)、第 6 章訳（教科書）
著者名：三村徹郎，L. Taiz， E. Zeigler
発行所，発行年：講談社、2016 年
著 書：「基礎生物科学」（鷲谷いづみ 監修／高橋純夫 編）14 章：植物における生体制御のしくみ、15 章：植物が必要とする水と栄養、16 章：植物と他の生物との関わりあい（教科書）
著者名：三村徹郎
発行所，発行年：培風館、2016 年

著

書：「植物学の百科事典」（植物学会編、編集長三村徹郎）「リン代謝」、「水孔」、「運動」（辞典・辞書）著者名：三村徹郎
発行所，発行年：丸善、2016 年
著 書：Vortex Dynamics and Optical Vortices（共著）著者名：Steven Wang, Naoto Ohmura （第５章 Dynamical Particle Motions in Vortex Flows）
巻，ページ：133-150
発行所，発行年：INTECH，2017 年
著 書：Cellulose Fibre / Nanofiber from Natural Sources including waste based sources
著者名：T. Nishino
巻，ページ：Chapter 3, 19-38
発行所，発行年：Woodhead Publishing, 2017 年
著 書：Comprehensive Membrane Science and Engineering, 2nd Edition（共著）
著者名：H. Matsuyama, S. Rajabzadeh, H. Karkhanechi, S. Jeon
執筆章：PVDF Hollow Fibers Membranes
発行所，発行年：Elsevier Inc.，2017 年[特許]
発明等の名称：樹脂材料層の表面処理方法および樹脂材料
出願者：三菱重工業株式会社，国立大学法人神戸大学
発明者：長谷川剛一，阿部俊夫，高木清嘉，西野孝，松本拓也，宮垣晶
出願日：平成 28 年 5 月 31 日
出願番号：2016-109228
発明等の名称：水処理用膜
出願者：国立大学法人神戸大学、株式会社日本触媒
発明者：松山秀人、佐伯大輔、与那嶺元樹、山口繁、金谷亜紀
出願日：平成 28 年 4 月 11 日
出願番号：2016-078864
発明等の名称：複合膜
出願者：国立大学法人神戸大学、旭化成せんい株式会社
発明者：松山秀人、安川政宏、金田真幸
出願日：平成 28 年 5 月 20 日
出願番号：2016-101927
発明等の名称：ＤＮゲル膜の製造方法

18出願者：国立大学法人神戸大学、住友化学株式会社
発明者：松山秀人、神尾英治、Farhad Moghadam、太田雄大、笠原奨平
出願日：平成 28 年 5 月 30 日
出願番号：2016-107584
発明等の名称：酸素分離膜
出願者：国立大学法人神戸大学、シャープ株式会社
発明者：松山秀人、松岡淳、神尾英治、中西康哲
出願日：平成 28 年 7 月 15 日
出願番号：2016-140446
発明等の名称：逆浸透膜供給水の膜閉塞性評価方法及びその膜閉塞性評価方法を用いた水処理装置の運転管理方法
出願者：水ｉｎｇ株式会社
発明者：松山秀人、三好太郎、林益啓、島村和彰
出願日：2016 年 7 月 21 日
出願番号：特願 2016-143052
発明等の名称：逆浸透膜供給水の膜閉塞性評価方法、及び膜閉塞性評価装置、その膜閉
塞性評価方法を用いた水処理装置の運転管理方法
出願者：水ｉｎｇ株式会社
発明者：松山秀人、三好太郎、林益啓、島村和彰
出願日：2016 年 7 月 21 日
出願番号：特願 2016-143061
発明等の名称：水処理用ポリ塩化ビニル製多孔質濾過膜の製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学、日油株式会社
発明者：松山秀人、方立峰、佐々木崇、中島光康、中島史雄、坂元伸行
出願日：平成 28 年 8 月 19 日
出願番号：2016-161520
発明等の名称：ナノシート積層型分離膜及びその製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：中川敬三、佐伯大輔、山下洋令、新谷卓司、吉岡朋久、松山秀人
出願日：平成 28 年 8 月 22 日
出願番号：2016-162235
発明等の名称：水処理用膜
出願者：国立大学法人神戸大学、株式会社日本触媒
発明者：松山秀人、佐伯大輔、与那嶺元樹、山口繁、金谷亜紀
出願日：平成 29 年 2 月 15 日
出願番号：2017-025791
発明等の名称：水処理方法および水処理システム
出願者：国立大学法人神戸大学、東洋紡株式会社
発明者：松山秀人、高橋智輝、神尾英治、安川政宏、熊野淳夫
出願日：平成 29 年 2 月 17 日
出願番号：2017-027941
発明等の名称：選択性透過膜、その製造方法及び水処理方法
出願者：国立大学法人神戸大学、栗田工業株式会社
発明者：松山秀人、佐伯大輔、宮下若菜、川勝孝博
出願日：平成 29 年 2 月 17 日
出願番号：2017-028152
発明等の名称：水処理設備および水処理方法
出願者：国立大学法人神戸大学、株式会社神鋼環境ソリューション
発明者：長谷川進、松山秀人、岩本拓也、小野田草介、塩田憲明、森田一司、橋本知宜、
松本泰明、長縄太郎、坪内伸介、森智裕、和田昌寛
出願日：平成 29 年 2 月 21 日
出願番号：2017-030308

19発明等の名称：水処理設備および水処理方法
出願者：国立大学法人神戸大学、株式会社神鋼環境ソリューション
発明者：長谷川進、松山秀人、岩本拓也、小野田草介、塩田憲明、森田一司、橋本知宜、
松本泰明、長縄太郎、坪内伸介、森智裕、和田昌寛
出願日：平成 29 年 2 月 21 日
出願番号：2017-030310
発明等の名称：選択性透過膜及びその製造方法、該選択性透過膜を用いる水処理法
出願者：国立大学法人神戸大学、栗田工業株式会社
発明者：松山秀人、佐伯大輔、高井徹、川勝孝博
出願日：平成 29 年 3 月 3 日
出願番号：PCT/JP2017/008486
発明等の名称：高分散金属ナノ粒子およびその製造方法 神戸大学
出願者：神戸大学
発明者：丸山達生ら
出願日：2017/2/8
出願番号：2017-21438
発明等の名称：機能性ポリオレフィンの製造方法
出願者：神戸大学
発明者：丸山達生ら
出願日：2016/12/12
出願番号：2016-240513

20平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 先端膜工学研究プロジェクト研究代表者 部局・専攻・氏名 工学研究科・応用化学専攻・松山秀人
外 部 資 金

科学研究費補助金 16,900 千円， 受託研究経費 135,118 千円

獲 得 実 績

奨学寄附金

E

A

E

特許出願件数 １４件，24,200 千円， 共同研究経費 43,479 千円
論文発表件数 ３７件，著書数 １件

部局・専攻

役

２．構成員とその役割分担
氏

名

割

分

担

松山 秀人

工学研究科・応用化学専攻

研究総括

蔵岡 孝治

海事科学研究科・海事科学専攻

ガス分離特性評価

吉岡 朋久

科学技術イノベーション研究科

ガス分離膜用無機材料の開発

新谷 卓司

科学技術イノベーション研究科

ガス透過膜用支持膜の検討

中川 敬三

科学技術イノベーション研究科

ガス分離膜用無機材料の開発

丸山 達生

工学研究科・応用化学専攻

ガス分離用高分子材料の開発

神尾 英治

工学研究科・応用化学専攻

長谷川 進

工学研究科・応用化学専攻

ガス分離膜性能評価佐伯 大輔

工学研究科・応用化学専攻

ガス分離用高分子材料の開発

高橋 智輝

工学研究科・応用化学専攻

アミノ酸イオン液体の分析

三野 泰志

工学研究科・応用化学専攻

Sungil Jeon

工学研究科・応用化学専攻

ガス分離系の設計およびガス分
離特性評価

アミノ酸イオン液体のガス吸収

21

特性評価
ガス透過膜用支持膜の開発

３．研究成果の概要等について
先端膜工学研究プロジェクトでは、大規模 CO2 発生源から CO2 を分離、回収可能な省エネルギープロセスの開発を目的とし、CO2 分離膜を用いた脱炭酸プロセスの実用化を目指した CO2 選択分離膜の開発とそのプロセス開発を行う。
CO 2 の 分 離 回 収 が 望 ま れ て い る 大 規 模 CO 2 発 生 源 の 中 で も 、 次 世 代 型 石 炭 ガ
ス 化 複 合 発 電（ IGCC）は CO 2 回 収 貯 蔵（ CCS）技 術 を 視 野 に 入 れ た 開 発 が 進 め
ら れ て い る が 、 IGCC に お け る CCS の 実 現 に は 高 温 （ 150 o C 程 度 ） の 高 圧 （ 3～ 4 MPa）CO 2 /H 2 混 合 ガ ス か ら CO 2 を 分 離 す る 必 要 が あ る 。一 方 、天 然 ガ ス 火
力 発 電 は CO 2 排 出 量 が 少 な い 発 電 方 式 と し て 注 目 さ れ て い る が 、 天 然 ガ ス はCO 2 と 混 在 し た 高 圧 状 態（ 8～ 10 MPa）で 地 中 に 埋 蔵 さ れ て い る た め 、そ の 精 製に は 高 圧 場 で の CO 2 分 離 技 術 が 必 要 と さ れ て い る 。 以 上 の よ う に 、 将 来 的 に 需
要 の 増 大 が 見 込 ま れ る 火 力 発 電 所 に 対 し て CO 2 の 分 離 が 望 ま れ る ガ ス は い ず れも 高 圧 ガ ス で あ る 。そ の よ う な 背 景 の も と 、 本 プ ロ ジ ェ ク ト で は 、優 れ た CO 2
選 択 透 過 性 能 を 有 す る 耐 圧 型 CO 2 分 離 膜 の 開 発 を 目 指 し て い る 。
本 研 究 プ ロ ジ ェ ク ト で 開 発 を 目 指 す 耐 圧 型 CO 2 分 離 膜 は 、 長 期 使 用 安 定 性 と耐 圧 性 を 両 立 す る も の で あ り 、そ れ ら を 実 現 す る た め の 材 料 と し て 、イ オ ン 液 体と ゲ ル に 着 目 し て い る 。 H26 年 度 ま で に 本 プ ロ ジ ェ ク ト に て 、 CO 2 と 高 い 親 和性を有するイオン液体中に高強度発現可能なダブルネットワーク構造を形成す
る こ と で 、 耐 圧 性 と CO 2 透 過 性 に 優 れ る 高 強 度 ゲ ル 膜 の 創 製 に 成 功 し た 。 開 発
し た 高 強 度 ゲ ル 膜 を 実 用 化 す る た め に は 、そ の 薄 膜 化 が 必 要 で あ る 。そ こ で H28
年 度 は 、H27 年 度 に 引 き 続 き 、無 機 /有 機 ダ ブ ル ネ ッ ト ワ ー ク を 有 す る イ オ ン ゲ
ル に つ い て 、そ の 薄 膜 化 を 可 能 と す べ く 、ゲ ル 粒 子 堆 積 法 に よ る 薄 膜 形 成 の た めのイオンゲル粒子の調製について検討を行った。
無 機 /有 機 ダ ブ ル ネ ッ ト ワ ー ク を 有 す る イ オ ン ゲ ル 粒 子 の 調 製 で は 、 分 散 相 のモ ノ マ ー と し て tetraethyl orthosilicate (TEOS) と dimethylacrylamide(DMAAm)、架 橋 剤 と し て N,N'-methylene-bisacrylamide (MBAA)、イ オ ン 液 体と し て 1-butyl-3-methylimidazolium tetrafluoro-borate ([Bmim][BF 4 ])、TEOS
縮 合 反 応 の 触 媒 と し て 塩 酸 水 溶 液 、 ラ ジ カ ル 重 合 開 始 剤 と し て
azobisisobutyronitrile (AIBN) ま た は 2,2'-azobis(4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) (V-70)を 用 い た 。 ま た 、 連 続 相 と し て hexadecane を 用 い た 。 懸濁重合法で分散性の高い微粒子を得るためにはエマルションの安定性が重要であ る 。 本 研 究 で は エ マ ル シ ョ ン の 安 定 化 剤 と し て 2 種 類 の 界 面 活 性 剤 （ Tween
80 お よ び Span 80）を 使 用 し た 。な お 、Tween 系 界 面 活 性 剤 に 含 ま れ る PEO 基は [Bmim]カ チ オ ン と 引 力 的 な 相 互 作 用 を 生 じ る と 考 え ら れ て お り 、エ マ ル シ ョン界面に強く吸着することが期待できる。
イ オ ン ゲ ル 粒 子 は 逆 相 懸 濁 重 合 法 に よ り 調 製 し た 。 連 続 相 は hexadecane にSpan 80 (1 wt%)を 添 加 、 十 分 に 撹 拌 し 、 Span 80 を 完 全 に 溶 解 す る こ と で 調 製
し た 。一 方 、分 散 相 は 以 下 の 手 順 に 従 い 調 製 し た 。ま ず 、所 定 量 の [Bmim][BF 4 ]、0.01M HCl、TEOS を 密 閉 バ イ ア ル 中 で 混 合 し 、TEOS が 均 一 に 分 散 す る ま で 室

22温 で 撹 拌 し た 。 続 い て 、 調 製 し た 溶 液 に MBAA (DMAAm に 対 し て 0.3 mol%)、
DMAAm、 V-70、 Tween 80 を 順 次 添 加 し 、 室 温 で 10 分 程 度 撹 拌 し た 後 に 不 溶の V-70 を メ ン ブ レ ン フ ィ ル タ ー で 除 去 す る こ と に よ り 調 製 し た 。調 製 し た 連 続
相 に 分 散 相 を 滴 下 し 、 種 々 回 転 速 度 で 24 時 間 、 室 温 下 で 撹 拌 す る こ と に よ り 、
分 散 相 中 の TEOS 縮 合 重 合 と DMAAｍ ラ ジ カ ル 重 合 を in situ で 行 う こ と に よりゲル粒子を得た。
図 1 に 連 続 相 に 調 整 し た ゲ ル 粒 子 の 光 学 顕 微 鏡 写 真 な ら び に SEM 像 を 示 す 。
な お 、 得 ら れ た 粒 子 は TG-DTA 測 定 よ り PDMAAm ネ ッ ト ワ ー ク を 有 し 、[Bmim][BF 4 ]を 含 有 す る こ と 、 XPS 分 析 に よ り シ リ カ ネ ッ ト ワ ー ク を 有 す る こと を 確 認 し て お り 、 イ オ ン 液 体 含 有 DN ゲ ル 粒 子 で あ る こ と を 確 認 し て い る 。

図 1 Optical microscope (a) and SEM (b) images of the ion gel particle preparedby suspension polymerization of TEOS and DMAAm at 60 oC.
図 1 に示されているように、イオンゲル粒子の分散安定性については十分ではなく、調製された微粒子同士が連続相中で凝集して 2 次粒子を形成している様子が見て取れる。このような大粒径の 2 次粒子形成は、微粒子堆積法による
薄 層 形 成 に は 好 ま し く な い た め 、分 散 安 定 性 を 向 上 さ せ る 必 要 が あ る 。そ こ で 、
種 々 界 面 活 性 剤 濃 度 条 件 に て イ オ ン ゲ ル 粒 子 の 調 製 を 試 み た と こ ろ 、 Tween 80
添加量を調整することで凝集体の大きさが飛躍的に小さくなることがわかった 。こ れ は 、エ マ ル シ ョ ン 界 面 に 対 し て 連 続 相 側 と 分 散 相 側 の 両 方 か ら 吸 着 し た
界面活性剤がより強いエマルション安定化効果を発現したためであると考えられ る 。す な わ ち 、連 続 相 と 分 散 相 の 両 側 か ら エ マ ル シ ョ ン 滴 界 面 に 界 面 活 性 剤 を吸着させることでイオンゲル粒子の小粒径化が可能となった。
そ こ で 、エ マ ル シ ョ ン の 分 散 安 定 性 を 更 に 向 上 さ せ る こ と を 目 指 し 、低 温 で のゲ ル 粒 子 調 製 を 試 み た 。 一 般 的 な ノ ニ オ ン 性 界 面 活 性 剤 は PEO 基 -水 分 子 間 の
水 素 結 合 に よ っ て 親 水 性 を 示 す た め 、高 温 で は 親 水 部 が 疎 水 的 に な り 、界 面 吸 着
能 が 下 が る 。言 い 換 え る と 、界 面 活 性 剤 は 低 温 ほ ど 界 面 吸 着 能 が 高 い 。従 っ て 、
低温で重合反応を行えるならば、重合反応中に界面活性剤をエマルション滴界
面に強く吸着させることが可能であるため、エマルションをより安定化させる
こ と が で き る 。そ こ で 、低 温 開 始 剤 で あ る V-70 を 用 い て 25 o C で イ オ ン ゲ ル 粒
子 を 調 製 し た 。得 ら れ た イ オ ン ゲ ル 粒 子 の 光 学 顕 微 鏡 写 真 を 図 2 に 示 す 。25 o C
で調製されたイオンゲル粒子は連続相中で各々独立して存在しており、分散安定性に優れていることがわかる。

23

図 2 Optical microscope image of the ion gel particle prepared at 25 oC with V-70.
懸濁重合法よる粒子の調製ではエマルション滴の大きさを反映した粒子が形成 さ れ る 。す な わ ち 、イ オ ン ゲ ル 粒 子 の 粒 径 は 撹 拌 速 度 に よ り 制 御 で き る 。図 3に 異 な る 撹 拌 速 度 条 件 で 調 製 し た イ オ ン 液 体 含 有 DN ゲ ル 粒 子 の 粒 径 分 布 を 示
す 。図 3 よ り 、平 均 粒 径 は 回 転 数 が 高 い ほ ど 小 さ く な る こ と が 明 ら か と な っ た 。
こ れ は 、撹 拌 速 度 が 速 い ほ ど エ マ ル シ ョ ン 滴 に か か る せ ん 断 力 が 高 く 、エ マ ル シ
ョ ン 滴 の サ イ ズ が 小 さ く な っ た た め で あ る 。ま た 、非 常 に 興 味 深 い こ と に い ず れの 撹 拌 速 度 に お い て も 、 粒 径 の 均 一 性 を 表 す 指 標 で あ る C.V.値 が 10%台 の 準 単
分 散 ゲ ル 粒 子 が 得 ら れ た 。一 般 的 な 懸 濁 重 合 で は 、せ ん 断 に よ っ て 生 成 し た エ マ
ルション滴の粒径に広い分布があるため、多分散な粒径分布を有するゲル粒子が 得 ら れ る 。一 方 、本 研 究 で 得 ら れ た イ オ ン ゲ ル 粒 子 の 粒 径 は 比 較 的 揃 っ て い る
ことが見て取れる。懸濁重合法によって準単分散な粒子が得られることは極めて特異的であり、この現象を解明することで単分散微粒子の新規調製法を提案できる可能性がある。

(a)

(b)

(c)

図 3 Size distribution of the DN ion gel particles. The DN ion gel particles wereprepared via suspension polymerization at 25 oC by stirring the emulsion at (a) 2257
rpm, (b) 1595 rpm and (c) 912 rpm.
以 上 の よ う に 、H28 年 度 は 無 機 /有 機 ダ ブ ル ネ ッ ト ワ ー ク を 有 す る シ ン グ ル ミ
ク ロ ン サ イ ズ の イ オ ン ゲ ル 粒 子 の 創 製 に 成 功 し た 。今 後 は 、イ オ ン ゲ ル 粒 子 懸 濁液を支持膜によりろ過することで、支持膜上にゲル粒子ケーク層を形成することによるゲル薄膜形成技術の開発を試みる。
一 方 で 、 H28 年 度 は One-step で CO 2 反 応 性 イ オ ン 液 体 を 高 強 度 ゲ ル 化 で きる 技 術 の 開 発 に つ い て も 検 討 を 実 施 し 、そ の 方 法 を 確 立 し て い る 。次 年 度 は 、上述 の イ オ ン ゲ ル 微 粒 子 の 堆 積 に よ る 薄 膜 化 技 術 に 並 行 し 、 One-step で の 高 強 度
ゲル薄膜形成技術の開発についても検討を進める。

24

４．論文・著書・特許出願リスト[論文]
論文名：Rejection of nutrients contained in an anaerobic digestion effluent using aforward osmosis membrane
著 者 名 ： S. Onoda, Y. Masumori, T. Miyoshi, M. Yasukawa, T. Takahashi, H.
Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Desalin. Water Treat., 57, 15748-15758 (2016)
論文名：Low-cost water treatment system using submerged membrane filtration indeveloping countries
著者名：T. Miyoshi, T. Setiadi, A. Effendi, H. Maeda, T. Tsukaraha, H. Yi, H. Jun, M.
Saito,H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Desalin. Water Treat., 57, 18101-18108 (2016)
論 文 名 ： Experimental and theoretical study of a forward osmosis hollow fiber
membrane module with a cross-wound configuration
著者名：M. Shibuya, M. Yasukawa, S. Goda, H. Sakurai, T. Takahashi, M. Higa, H.
Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 504, 10-19 (2016)
論文名：Effect of the amino-group densities of functionalized ionic liquids on the
Facilitated transport properties for CO2 separation
著者名：S. Kasahara, E. Kamio, A. R. Shaikh, T. Matsuki, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 503, 148-157 (2016)
論文名：Molecular design of high CO2 reactivity and low viscosity ionic liquids forCO2 separative facilitated transport membranes
著者名：A. Otani, Y. Zhang, T. Matsuki, E. Kamio, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ： Ind. Eng. Chem. Res., 55, 2821–2830 (2016)
論文名：Fabrication of osmotic agents with controlled LCSTs for application to PRO
system utilizing low-grade heat
著者名：T. Takahashi, S. Nishimori, M. Yasukawa, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ： Bull. Soc. Sea Water Sci., Jpn., 70, 120-121 (2016)
論文名：Efficient condensation of organic colloids in deep groundwater using surfacemodified nanofiltration membranes under optimized hydrodynamic
conditions
著者名：D. Aosai, D. Saeki, T. Iwatsuki, H. Matsuyama

25

掲載誌，巻，ページ：Colloids Surf. A, 495, 68–78 (2016)
論 文 名 ： Hydration effects and antifouling properties of poly(vinyl chloride-coPEGMA) membranes studied using molecular dynamics simulations
著者名：A.R. Shaikh, S. Rajabzadeh, R. Matsuo, H. Takaba, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Appl. Surf. Sci., 369, 241–250 (2016)
論文名：Understanding the Thermally Induced Phase Separation Process via a
Maxwell-Stefan Model
著者名：H. Lin, Y. Tang, H. Matsuyama, X.L. Wang
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 507, 143–153 (2016)
論文名：Selective Separation of Chloride and Sulfate by Nanofiltration for HighSaline Wastewater Recycling
著者名：Z. Yan, L. Zeng, Q. Li, T. Liu, H. Matsuyama, X. Wang
掲載誌，巻，ページ：Separ. Purif. Technol., 166, 135-141 (2016)
論 文 名 ： Permeation of oil-in-water emulsions through coalescing filter: Twodimensional simulation based on phase-field model
著者名：Y. Mino, Y. Kagawa, T. Ishigami, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：AIChE J., 62(7), 2525-2532 (2016)
論文名：Modification of Polyethersulfone Hollow Fiber Membrane with Different
Polymeric Additives
著者名：N. Arahman, S. Mulyati, M. R. Lubis, F. Razi, R. Takagi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Membr. Water Treat., 7(4), 355-365 (2016)
論文名：Important Fractions of Organic Matter Causing Fouling of Seawater Reverse
Osmosis (SWRO) Membranes
著者名：T. Miyoshi, M. Hayashi, K. Shimamura, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Desalination, 390, 72-80 (2016)
論 文 名 ： High pressure CO2 solubility and physical properties of tetrabutylphosphonium L-prolinate
著者名：T. Makino, M. Kanakubo, T. Matsuki, E. Kamio, H. Takaba, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Fluid Phase Equilib., 420, 89-96 (2016)
論 文 名 ： Discrepant Membrane Fouling of Partial Nitrification and Anammox
Membrane Bioreactor Operated at the Same Nitrogen Loading Rate
著者名：Z. Niu, Z. Zhang, S. Liu, T. Miyoshi, H. Matsuyama, J. Ni

26

掲載誌，巻，ページ：Bioresour. Technol., 214, 729-736 (2016)
論文名：Preparation and characterization of ECTFE hollow fiber membranes via
thermally induced phase separation (TIPS)
著者名：H. Karkhanechi, S. Rajabzadeh, E.D. Nicolo, H. Usuda, A.R. Shaikh, H.
Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Polymer, 97, 515-524 (2016)
論 文 名 ： Preparation of PVDF/poly (tetrafluoroethylene-co-vinyl alcohol) blend
membranes with antifouling propensities via nonsolvent induced phaseseparation method
著者名：Y. Sun, S. Rajabzadeh, W. Ma, Z. Zhou, Y. Kakihana, Y. Ohmukai, J. Miki,
H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Appl. Polym. Sci., 133, 43780 (2016)
論文名：Effect of surface properties on antifouling performance of poly(vinyl chlorideco-poly(ethylene glycol)methyl ether methacrylate)/PVC blend membrane
著者名：Z. Zhou, S. Rajabzadeh, A. R. Shaikh, Y. Kakihana, W. Ma, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 514, 537-546 (2016)
論文名：Highly condensed polyvinyl chloride latex production by forward osmosis:
Performance and characteristics
著者名：T. Takahashi, M. Yasukawa, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 514, 547-555 (2016)
論文名：Effect of type of poly(ethylene glycol) (PEG) based amphiphilic copolymer on
antifouling properties of copolymer/poly(vinylidene fluoride) (PVDF) blend
membranes
著者名：W. Ma, S. Rajabzadeh, A. R. Shaikh, Y. Kakihana, Y. Sun, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 514, 429-439 (2016)
論文名：Effects of the ionic strength of sodium hypochlorite solution on membranecleaning
著者名：R. Ujihara, Y. Mino, T. Takahashi, Y. Shimizu, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 514, 566-573 (2016)
論文名：Effect of polydopamine coating and direct electric current application on antibiofouling properties of anion exchange membranes in electrodialysis
著者名：M. Vaselbehagh, H. Karkhanechi, R. Takagi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 515, 98-108 (2016)27論文名：Multiscale Simulation Understanding on the Membrane Formation Process
via Thermally Induced Phase Separation Accompanied with Heat Transfer
著者名：Y. Tang, H. Lin, T. Liu, H. Matsuyama, X.L. Wang
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 515, 258-267 (2016)
論文名：Effect of Hydrophobicity of Polymer Materials Used for Water Purification
Membranes on Biofilm Formation Dynamics
著者名：D. Saeki, Y. Nagashima, I. Sawada, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Colloids Surf., A, 506, 622-628 (2016)
論文名：The Profile of fluoride ion removal from water based on applied current andmembrane types in electrodialysis
著者名：N. Arahman, S. Mulyati, M. R. Lubis, F. Razi, R. Takagi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Fluor. Chem., 191, 97-102 (2016)
論文名：Incorporating Hyperbranched Polyester into Cross-linked Polyamide Layer
to Enhance both Permeability and Selectivity of Nanofiltration Membrane
著者名：X. Kong, Y. Zhang, S.Y. Zeng, B.K. Zhu, L.P. Zhu, L.F. Fang, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 518, 141-149 (2016)
論 文 名 ： Characteristics of Foulants of Forward Osmosis Membranes Used in
Municipal Wastewater Concentration Processes
著 者 名 ： S. Onoda, Y. Masumori, T. Miyoshi, M. Yasukawa, T. Takahashi, H.
Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Desal. Water Treat., 57, 26383-26391 (2016)
論文名：Quantum mechanical and molecular dynamics simulations of dual-aminoacid ionic liquids for CO2 capture
著者名：A. R. Shaikh, H. Karkhanechi, E. Kamio, T. Yoshioka, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Phys. Chem. C, 120, 27734–27745 (2016)
論文名：Effect of membrane material and surface pore Size on the fouling propertiesof the membrane bioreactor (MBR)
著者名：S. Jeon, S. Rajabzadeh, R. Okamura, T. Ishigami, S. Hasegawa, N. Kato, H.
Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Water, 8, 602 (2016)
論文名：Functional magnetic particles providing osmotic pressure as reusable draw
solutes in forward osmosis membrane process28

著者名：Y. Mino, D. Ogawa, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Adv. Powder Technol., 27, 2136-2144 (2016)
論文名：Thin-film composite forward osmosis membrane with high water flux andhigh pressure resistance using a thicker void-free polyketone porous
support
著者名：M. Yasukawa, S. Mishima, Y. Tanaka, T. Takahashi, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Desalination, 402, 1-9 (2017)
論 文 名 ： A thin-film composite-hollow fiber forward osmosis membrane with apolyketone hollow fiber membrane as a support
著 者 名 ： M. Shibuya, M. Yasukawa, S. Mishima, Y. Tanaka, T. Takahashi, H.
Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Desalination, 402, 33-41 (2017)
論 文 名 ： Development of Facilitated Transport Membranes with Low Viscosity
Aprotic Heterocyclic Anion Type Ionic Liquid as a CO2 Carrier
著者名：E. Kamio, T. Matsuki, F. Moghadam, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Sep. Sci. Technol., 52, 197-208 (2017)
論文名：Effect of Chemical Structures of Cyclic Amino Acid Type Ionic Liquids as a
CO2 Carrier on Facilitated Transport Membrane Performances
著者名：E. Kamio, T. Matsuki, S. Kasahara, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：Sep. Sci. Technol., 52, 209-220 (2017)
論文名：Ultrathin and ordered stacking of silica nanoparticles via spin-assisted layerby-layer assembly under dehydrated conditions for the fabrication ofultrafiltration membranes
著者名：D. Saeki, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 523, 60-67 (2017)
論 文 名 ： Structures and antifouling properties of polyvinyl chloride/poly(methyl
methacrylate)-graft-poly(ethylene glycol) blend membranes formed indifferent coagulation media
著者名：L. F. Fang, B. K. Zhu, L. P. Zhu, H. Matsuyama, S. F. Zhao
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 524, 235-244 (2017)
論文名：High CO2 separation performance of amino acid ionic liquid-based double
network ion gel membranes in low CO2 concentration gas mixtures underhumid conditions

29

著者名：F. Moghadam, E. Kamio, H. Matsuyama
掲載誌，巻，ページ：J. Membr. Sci., 525, 290-297 (2017)[著書]
著

書：“PVDF Hollow Fibers Membranes” in “Comprehensive Membrane Scienceand Engineering, 2nd Edition”（共著）

著者名：H. Matsuyama, S. Rajabzadeh, H. Karkhanechi, S. Jeon
発行所，発行年：Elsevier Inc，2017 年[特許]
発明等の名称：水処理用膜
出願者：国立大学法人神戸大学、株式会社日本触媒
発明者：松山秀人、佐伯大輔、与那嶺元樹、山口繁、金谷亜紀
出願日：2016 年 4 月 11 日
出願番号：特願 2016-078864
発明等の名称：複合膜
出願者：国立大学法人神戸大学、旭化成せんい株式会社
発明者：松山秀人、安川政宏、金田真幸
出願日：2016 年 5 月 20 日
出願番号：特願 2016-101927
発明等の名称：ＤＮゲル膜の製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学、住友化学株式会社
発明者：松山秀人、神尾英治、Farhad Moghadam、太田雄大、笠原奨平
出願日：2016 年 5 月 30 日
出願番号：特願 2016-107584
発明等の名称：逆浸透膜供給水の膜閉塞性評価方法及びその膜閉塞性評価方法を用いた水処理装置の運転管理方法
出願者：水ｉｎｇ株式会社
発明者：松山秀人、三好太郎、林 益啓、島村和彰
出願日：2016 年 7 月 21 日
出願番号：特願 2016-143052
発明等の名称：逆浸透膜供給水の膜閉塞性評価方法、及び膜閉塞性評価装置、その膜閉
塞性評価方法を用いた水処理装置の運転管理方法
出願者：水ｉｎｇ株式会社
発明者：松山秀人、三好太郎、林 益啓、島村和彰
出願日：2016 年 7 月 21 日

30

出願番号：特願 2016-143061
発明等の名称：酸素分離膜
出願者：国立大学法人神戸大学、シャープ株式会社
発明者：松山秀人、松岡淳、神尾英治、中西康哲
出願日：2016 年 7 月 15 日
出願番号：特願 2016-140446
発明等の名称：水処理用ポリ塩化ビニル製多孔質濾過膜の製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学、日油株式会社
発明者：松山秀人、方立峰、佐々木崇、中島光康、中島史雄、坂元伸行
出願日：2016 年 8 月 19 日
出願番号：特願 2016-161520
発明等の名称：ナノシート積層型分離膜及びその製造方法
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：中川敬三、佐伯大輔、山下洋令、新谷卓司、吉岡朋久、松山秀人
出願日：2016 年 8 月 22 日
出願番号：特願 2016-162235
発明等の名称：水処理用膜
出願者：国立大学法人神戸大学、株式会社日本触媒
発明者：松山秀人、佐伯大輔、与那嶺元樹、山口繁、金谷亜紀
出願日：2017 年 2 月 15 日
出願番号：特願 2017-025791
発明等の名称：水処理方法および水処理システム
出願者：国立大学法人神戸大学、東洋紡株式会社
発明者：松山秀人、高橋智輝、神尾英治、安川政宏、熊野淳夫
出願日：2017 年 2 月 17 日
出願番号：特願 2017-027941
発明等の名称：選択性透過膜、その製造方法及び水処理方法
出願者：国立大学法人神戸大学、栗田工業株式会社
発明者：松山秀人、佐伯大輔、宮下若菜、川勝孝博
出願日：2017 年 2 月 17 日
出願番号：特願 2017-028152
発明等の名称：水処理設備および水処理方法
出願者：国立大学法人神戸大学、株式会社神鋼環境ソリューション、神戸市

31発明者：長谷川進、松山秀人、岩本拓也、小野田草介、塩田憲明、森田一司、橋本知宜、
松本泰明
出願日：2017 年 2 月 21 日
出願番号：特願 2017-030308
発明等の名称：水処理設備および水処理方法
出願者：国立大学法人神戸大学、株式会社神鋼環境ソリューション、神戸市
発明者：長谷川進、松山秀人、岩本拓也、小野田草介、塩田憲明、森田一司、橋本知宜、
松本泰明
出願日：2017 年 2 月 21 日
出願番号：特願 2017-030310
発明等の名称：選択性透過膜及びその製造方法、該選択性透過膜を用いる水処理法
出願者：国立大学法人神戸大学、栗田工業株式会社
発明者：松山秀人、佐伯大輔、高井徹、川勝孝博
出願日：2017 年 3 月 3 日
出願番号：特願 2017-513154

32

平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 構造ベース創薬研究プロジェクト

学術・産業イノベーション創造本部 社会実装デ研究代表者 部局・専攻・氏名 ザイン部門 応用構造科学産学連携推進室・鶴田宏樹
外 部 資 金

科学研究費補助金

獲 得 実 績奨学寄附金

特許出願件数

0 件，

E

A

E

600 千円， 受託研究経費

12,000 千円

0 千円， 共同研究経費

3,234 千円

論文発表件数 17 件，

著書数

部局・専攻

役

0件

２．構成員とその役割分担
氏

名

割

分

担

鶴田宏樹

学術・産業イノベーション創 プロジェクトマネジメント・
造本部・社会実装デザイン部 構造生物学研究・人材育成プ門
ログラム開発田中成典

システム情報学研究科・計算 計算科学研究
科学専攻

森一郎

科学技術イノベーション研究 創薬化学・計算科学研究科

保多隆裕

医学部附属病院臨床研究推進 臨床研究デザイン
センター

濵田大三

工学研究科・応用化学専攻

立岡俊雄

学術・産業イノベーション創 知財戦略研究
造本部・産学連携・知財部門

忽那憲治

科学技術イノベーション研究 研究成果に基づく起業支援科

祗園景子

工学研究科・市民工学専攻

分子生物学研究高岡医学部附属病院医療情報部

計算科学研究裕

構造生物学研究山本雅貴

理化学研究所播磨 SPring-8 セ 放射光科学・構造生物学
ンター／神戸大学学術・産業 先進科学技術基盤活用マネー
イノベーション創造本部
ジメント

横山和司

兵庫県立大学 放射光ナノテ 放射光科学・先進科学技術基
クセンター／神戸大学学術・ 盤活用マネージメント
産業イノベーション創造本部

33

小林薫

こばやし耳鼻咽喉科／神戸大 蛋白質科学・ターゲットタン
学学術・産業イノベーション パク質の大量生産技術
創造本部

佐藤秀行

オープンアイ・ジャパン株式 計算科学・人材育成プログラ
会社／神戸大学学術・産業イ ム開発
ノベーション創造本部

福澤

星薬科大学／神戸大学学術・ 計算科学研究
産業イノベーション創造本部

薫

井上知子

カルナバイオサイエンス／神 構造生物学研究
戸大学学術・産業イノベーシ
ョン創造本部

中島史雄

カルナバイオサイエンス／神 計算科学研究
戸大学学術・産業イノベーシ
ョン創造本部

34

３．研究成果の概要等について【概要】本プロジェクトは、医療産業都市であるポートアイランド地区からイノベーションを創出することを目的として、構造ベース創薬に焦点をあてた“創薬イノベーション・
エコスシステム”の構築を図る。そのミッションにおいて、ⅰ）統合研究拠点への新規創薬技術の集約、ⅱ）創薬研究と創薬イノベーター育成、ⅲ）「計算科学」と「放射光科学」の融合によるイノベーション創出、といった３つの事業を展開している。
国家基幹産業である製薬産業においては様々な理由から新薬が創成されにくい現状がある。創薬ターゲット・創薬技術双方に関して産学連携の促進により現状を打破したいといった傾向が強まっている。大学（アカデミア）側においても医学研究科を含む生命科学系研究科の教員が生み出した研究成果、特に疾患関連研究の成果を産業界に移転するた
めには、その成果に基づいてヒット＆リード化合物を生み出す必要がある。日本の知識集
約型産業である製薬産業を活性化させるためにはこの「産」と「学」のギャップを埋めるためのセカンドプレーヤー（疾患関連研究を進めるのがファーストプレーヤーと位置づ
けた場合）が必要とされている。創薬研究は 110 以上の学問領域が関与する異分野融合の学術領域である。その中の一つの手法である構造ベース創薬においても「構造生物学」、「計算科学」、「創薬化学」の融合が必要とされる。
兵庫・神戸地区には大型放射光施設 SPring-8 やスーパーコンピュータ（京・FOCUS）などが設置され、ポートアイランド地区には「医療産業都市」といった医療クラスターが形成されている。また神戸大学医学研究科を含む生命科学系研究科には、疾患関連研究の優れた成果が蓄積されている。このような「地の利」と「優れた成果」をうまく活用してアカデミアの研究成果を技術移転できる化合物に転換することは大学の技術移転機能の一つであると言える。そこで神戸大学連携創造本部は「応用構造科学産学連携推進センター（CASS）」を設置した。
本プロジェクトは、工学研究科、システム情報学研究科・医学部附属病院の教員を核として、学術・イノベーション創造本部・社会実装デザイン部門 応用構造科学産学連携推進室（CASS：平成 28 年 10 月に改組）がマネージメントをすることで、構造ベース創薬
研究「放射光を利用した構造科学に基づく先進的創薬の研究」として開始した。このプロジェクトでは、地域イノベーションの加速を目標に、①先進的構造ベース創薬研究のための有効な技術の目利きを行い、医療産業都市であるポートアイランド地区に技術・ノウハ
ウを“アグリゲート”した融合型研究プラットホーム「創薬イノベーション・エコシステ
ム」の構築を進め、②アカデミア創薬の“セカンドプレーヤー”としてアカデミア創薬研究を進展させるとともに、③創薬研究人材・イノベーターの育成を行う、これら３つの事業を展開している。このエコシステムは、構造ベース創薬研究の主体である CASS とシ
ステム情報学研究科に加え、本学経営学研究科や理化学研究所播磨放射光科学総合研究センター、兵庫県立大学放射光産業利用機構ナノテク研究センター、（財）計算科学振興
財団、理化学研究所神戸研究所（HPCI 戦略分野１）に加え、製薬企業、情報系企業等で形成されている。この連携において CASS は構造生物学研究を分担するとともにプロジ
ェクト戦略立案機能を担っている。
【研究成果の状況】
ⅰ）創薬イノベーション・エコシステムの構築
各研究項目の成果については以下に列記する。本プロジェクトの基盤となる“創薬イノベーション・エコシステム”の構築については、構造ベース創薬研究に基本となる研究イ
ンフラ・技術（放射光技術、タンパク質結晶構造解析技術、ドッキングシミュレーション
技術など）は既に集積され、その過程で課題として抽出された人材育成のための連携体制も既に構築されつつある。しかし、放射光技術と計算科学技術をシームレスに創薬研究に活用するためには、溶液散乱解析によるタンパク質の動的構造解析の創薬研究への適用

35

や水素位置情報などを含む超高分解能構造情報の取得を可能とする電子密度情報改良技術の開発などが必要である。その融合技術と実証についての研究を、カルナバイオサイエ
ンスの創薬ターゲットを対象にする共同研究として開始した。平成 27 年度に大きな進捗が見られたものの成果については秘密保持の観点から開示できないが、ドッキングシミュレーションに活用できる構造情報の取得はできつつある。
ⅱ）創薬研究の成果○脂質代謝異常（ターゲット：Endothelial Lipase、Hepatic Lipase、Lipoprotein Lipase）
血管内皮リパーゼ（Endothelial Lipase、EL：482 残基のホモダイマー、94.5kDa）
は、血液中の善玉コレステロール（HDL-C）の代謝に関わる酵素であり（Hirata, et al.
JBC,1999）、脂質異常症の一つである低 HDL-C 血症に直接関与することが本学医学研
究科平田研究室（循環器内科）で明らかとされた。低 HDL-C 血症は、動脈硬化症の重要な危険因子の一つであり、その治療薬の開発は世界的な急務である。これまで、ELの HDL-C 代謝における病態生理学的な意義が明らかとされてきた。EL はホスホリパー
ゼ A1 活性を有し、HDL 対して高い選択性を示す。さらに、実際に EL が血清
HDL-C の規定因子であることをマウス(Ishida,et al.J Clin Invest,2003)及びヒト(Kojima,et al CVR,2010)で証明した。血管障害や炎症によって EL 発現は亢進し、低 HDL-C 血症を助長して動脈硬化を重篤化させていると考えられる(Ishida,et al.JBC,2004)。さらにマウスにおいて EL の不活性化により、動脈硬化の抑制が確認された(Ishida,et al.JBC,2004)。昨年度までに、宿主系としてヒト胎児腎臓由来 HEK293S GnTI–細胞で発現したヒト EL タンパク質を SAXS に供試することでEL が溶液中で単量体であることを明示した。今年度は EL 機能と対の機能を有する悪玉コレステロール代謝酵素である Hepatic Lipase（HL）、Lipoprotein Lipase（LPL）の発現・精製・結晶化も試み、脂質異常関連リパーゼ群全ての結晶化に成功した。各タ
ンパク質は微小な平板状結晶として得られたが、世界最高性能の SPring-8 ビームライ
ン BL32XU を用いてでさえ構造解析に十分な回折データ及び位相情報を得る事ができなかった。そこで、BL32XU での回折実験に最近開発・整備された溶液フリーマウント
法を組み合わせることで初めて構造モデル構築に十分な位相情報の取得に成功した。平
成 27 年度に得られた回折データの質の向上と分解能の向上を図り、現在回折データか
らの高分解能構造モデルの構築を行なっている。平成 29 年度上半期にはヒット化合物
候補の抽出を目指す。
○炎症・ガン転移（ターゲット：Sphingosine Kinase SPHK 1&2）
スフィンゴシンキナーゼはスフィンゴシンの１位の水酸基リン酸化し、スフィンゴシ
ン１リン酸（S1P）を産生する酵素である。S1Ph は血管新生、リンパ球の運動性の調節や神経伝達物質の放出調節など多彩な生理作用を示す。このことから、S1P をリン酸化、
すなわち合成する SPHK は、細胞増殖、アポトーシスの抑制、細胞運動の亢進、免疫機能の調節さらには神経伝達物質の放出などに関与する。本学医学研究科生化学研究室（中村俊一教授）において、SPHK 2 の活性がガン転移に関わっていることが明らかとされた。特に SPHK 2 がガン細胞への誘導に関連するある種のキナーゼ群の細胞外放出に関わることが示され、その機能を阻害する化合物がガン転移に有効であることが示唆された。昨年度には Sf9 昆虫細胞で発現させた組換え SPHK 2 の分離精製を行い、結晶化条
件のスクリーニングを実施したが結晶化に適した材料ではないことが判明した。宿主瀬細胞をより創薬に適したヒト胎児腎臓由来 HEK293S GnTI–細胞に変更し、組換え SPHKの発現・分離精製系の確立を試み成功した。平成 27 年度に引き続き、平成 28 年度もこの組換えタンパク質を用いて結晶化条件のスクリーニングを行っている。未だ有効な血相は得られていないが、ターゲットの POM（Proof of Mechanism）に資するためのタン
パク質の安定供給系の構築に成功している。
○腺維腫症に関わる GPCR タンパク質抗体の GPCR 立体構造解析への適用実証試験（Human

36

GPCR CCR7）
北海道の創薬ベンチャーである NB 健康研究所が製造する「機能性」抗 GPCR 抗体は、
バイオ医薬品としての側面をもつ一方で、その機能（GCPR 機能阻害あるいは促進作用）から考えると GPCR 自体の立体構造を阻害状態・活性化状態の構造で「固める」ことができると考えられる。そこで経済産業省の委託を受け、GPCR 立体構造解析に対するこの機能性抗体の適用実証試験を行うことを計画した。平成 27 年度は構造解析の対象となる GPCR（CCR7 受容体）の発現・精製を実施した。昆虫（カイコ）を宿主とした発現は共同研究先であるシスメックス、ヒト胎児腎臓由来 HEK293S GnTI–細胞は CASS で実施した。その結果、カイコと HEK293S GnTI–細胞での CCR7 発現に成功した。平成 28
年度には膜タンパク質の結晶化に有効な LCP 法（Lipid Cubic Phase 法）を活用し、微小結晶の取得に成功した。SPring-8 BL32XU での回折実験を結晶の改善作業を繰り返している。平成 29 年度には構造決定と抗体との複合体解析を実施する予定である。
ⅲ ）「計算科学」と「放射光科学」の融合によるイノベーション創出
ひょうご・神戸地区には、世界に誇る先進技術基盤として、播磨地区の大型放射光施設
SPring-8、神戸ポートアイランド地区の超並列計算資源 京コンピュータが存在する。これら世界に誇る研究開発リソースを融合することで生まれる地域のイノベーションを加速させることが連携創造本部のミッションとして定義されている。２つの研究技術基盤の現状とその融合に必要な要素について、平成 27 年度に JST「我が国の未来を拓く地域の実現に関する調査研究」事業の支援を受け、兵庫県立大学、理化学研究所 計算科学研究機構（AICS）、理化学研究所 放射光科学総合研究センター（SPring-8）と共同で、「計
算と放射光の融合活用した理論的分子設計が実現する近未来型ものづくりプロセス」をテーマにした調査研究を実施した。その結果、産業界（技術のユーザ）が望むのは、単一技術ではなく融合され、実効性のあるシームレスな技術プラットホームである。即ち、上記の産業界の課題に即した技術の融合が必要である。産業界のニーズの正確な把握→技術の組み合わせ・ギャップの抽出（産学でのプロジェクト・デザイン）→コンソーシアム
化、実証・実用化研究→社会実装のスキームが重要であることを導いた。平成 27 年度〜
28 年度においては、システム×デザイン思考を活用して「ポスト京コンピューター」構
築の戦略立案に資する「ポスト京」の社会受容性を検討するアウトカム調査研究を文部科学省研究振興局・計算科学技術推進室と理化学研究所計算科学研究機構との共同研究として実施した。その結論として、ポスト京を含む次世代スーパコンピューターは「人間形成」をアウトカムとし文理融合型の研究のエンジンとなるべきであることを導き出した。
本共同研究で、学術価値を社会的価値に変換するための集合知活用フレームワークを構築することができた。その知見を生かして先進技術基盤である SPring-8 と京コンピューターの融合によるイノベーション創出を目指す。また、平成 28 年度より研究代表者である鶴田が「FMO 創薬コンソーシアム」（立ち上げ発起人：理研・本間光貴、星薬科大・福澤薫、神戸大・田中成典、鶴田宏樹）の副代表に就任し、京コンピューター・SPring-8 の融合活用を産学官で共通のテーマとして加速させる予定である。

37

４．論文・著書・特許出願リスト［論文］
論文名：Crystal Structure of Human Herpesvirus 6B Tegument Protein U14. Wang
B,
著者名：Nishimura M, Tang H, Kawabata A, Mahmoud NF, Khanlari Z, Hamada D,
Tsuruta H, Mori Y.

PLoS Pathog. 12, e1005594, doi: 10.1371/journal.ppat.1005594, 2016 年
論文名：Residual structures in the unfolded state of starch-binding domain of
glucoamylase revealed by near-UV circular dichroism and protein engineering
techniques.
著者名：Ota C, Ikeguchi M, Tanaka A, Hamada D.

Biochim Biophys Acta. 1864, 1464-1472, 2016 年
論文名：Cutting Edge: Class II-like Structural Features and Strong Receptor Bindingof the Nonclassical HLA-G2 Isoform Homodimer.
著者名：Kuroki K, Mio K, Takahashi A, Matsubara H, Kasai Y, Manaka S, Kikkawa
M, Hamada D, Sato C

J Immunol. 198, 3399-3403, 2017 年
論文名：Cosolvent-Based Molecular Dynamics for Ensemble Docking: Practical
Method for Generating Druggable Protein Conformations,
著者名：Uehara S. and Tanaka S.

J. Chem. Inf. Model. 57, pp. 742-756. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jcim.6b00791,
2017 年
論文名：Improved Equation of State for Finite-Temperature Spin-Polarized Electron
Liquids on the Basis of Singwi-Tosi-Land-Sjolander Approximation
著者名：Tanaka S

Contrib. Plasma Phys. 57, pp. 126-136. DOI: 10.1002/ctpp.201600096, 2017 年
論文名：An Effective Microscopic Index Associated with Cell Survival and DNA
Lesions for Estimating Radiation Risk,
著者名：Yoshinari K., Tanaka S. and Ebina, K.

J. Environ. Health Sci. 3 (1) pp. 1- 5. DOI: 10.15436/2378-6841.17.1187, 2017 年
論文名：AutoDock-GIST: Incorporating Thermodynamics of Active-Site Water into
Scoring Function for Accurate Protein-Ligand Docking,
著者名：UeharaS. and Tanaka S.

38

Molecules 21, 1604 (21 pages). doi:10.3390/molecules21111604, 2016 年
論文名：Correlational and Thermodynamic Properties of Finite-Temperature Electron
Liquids in the Hypernetted-Chain Approximation
著者名：Tanaka

S.

J. Chem. Phys. 145, 214104 (11 pages). doi: 10.1063/1.4969071, 2016 年
論文名：Meteorite Impact-Induced Rapid NH3 Production on Early Earth: Ab Initio
Molecular Dynamics Simulation
著者名：Shimamura K. Shimojo F. Nakano A., and Tanaka S.,

Sci. Rep. 6, 38953 (10 pages). doi: 10.1038/srep38953, 2016 年
論文名：Local Thermodynamics of the Water Molecules around Single- and DoubleStranded DNA Studied by Grid Inhomogeneous Solvation Theory,
著者名：Nakano M., Tateishi-Karimata H., Tanaka S., Tama F., Miyashita O.,
Nakano S.,and Sugimoto N.

Chem. Phys. Lett. 660 pp. 250-255. http://dx.doi.org/10.1016/j.cplett.2016.08.032, 2016年
論文名： Four-Electron Model for Singlet and Triplet Excitation Energy Transferswith Inclusion of Coherence Memory, Inelastic Tunneling and Nuclear Quantum
Effects,
著者名：Suzuki Y., Ebina K., and Tanaka S.

Chem. Phys. 474, pp. 18-24. DOI: 10.1016/j.chemphys.2016.05.001, 2016 年
論文名：Reduced Minimum Model for the Photosynthetic Induction Processes in
Photosystem I,
著者名：Matsuoka T., , Tanaka S., and Ebina K.

J. Photochem. Photobiol. B: Biology 160, pp. 364-375.
doi:10.1016/j.jphotobiol.2016.04.009, 2016 年
論文名：Diffusion Monte Carlo Study on Temporal Evolution of Entropy and Free
Energy in Nonequilibrium Processes,
著者名：Tanaka

S.

J. Chem. Phys. 144, 094103 (14 pages). DOI: 10.1063/1.4942861, 2016 年
論文名：Fragment molecular orbital (FMO) calculations on DNA by a scaled third-order MøllerPlesset perturbation (MP2.5) scheme
著者名：Yamada H. , Moc hizuki Y., Fukuzawa K., Okiyama Y., and Komeiji Y.
Comp. Theor. Chem., 1101, 46-54 , 2017 年.

39論文名：Hydration of Ligands of Influenza Virus Neuraminidase Studied by the Fragment
Molecular Orbital Method
著者名：Tokuda K. , Watanabe C., Okiyama Y., Mochizuki Y. , Fukuzawa K., and Komeiji Y. J.
Mol. Graph. Model., 69., 144-153, 2016 年
論文名：ペプトイド類のフラグメント分子軌道計算
著者名：川田修太郎、坂口正貴、米倉伊吹、奥脇弘次、望月祐志、福澤薫
J. Comput. Chem. Jpn., 15, 51-52, 2016 年
論文名：A Novel Diphenylthiosemicarbazide Is a Potential Insulin Secretagogue for
Anti-Diabetic Agen
著者名：Sugawara K., Honda K,, Reien Y., Yokoi N., Seki C., Takahashi H., Minami
K., Mori I., Matsumoto A., Nakaya H., Seino S..

PLOS ONE, Oct 20;11(10):e0164785. doi: 10.1371/journal.pone.0164785. eCollection
2016., 2016 年

40

平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 国際健康学研究研究代表者 部局・専攻・氏名 先端融合研究環・羅志偉
外 部 資 金

科学研究費補助金 1400 千円， 受託研究経費 0 千円

獲 得 実 績奨学寄附金 4000 千円， 共同研究経費 100 千円

E

A

E

特許出願件数 1 件，

論文発表件数 5 件，

著書数 2 件

２．構成員とその役割分担
氏

部局・専攻

名

役

割

総括

羅

志偉

先端融合研究環多田幸生

システム情報学研究科システ 生体力学解析
ム科学専攻

全

昌勤

システム情報学研究科情報科 健康情報解析
学専攻

坂本

憲広

医学研究科バイオメディカルサイエンス専攻加藤佳子

人間発達環境学研究科心身発 健康食科学
達専攻

喜多

伸一

松尾

貴巳

人文学研究科知識システム講 認知行動研究
座
経営学研究科会計システム専 ヘルスケア組織
攻

41

分

担

３．研究成果の概要等について

本 研 究 プ ロ ジ ェ ク ト は ，超 少 子 高 齢 化 社 会 に 資 す る 人 々 の 健 康 に 関 わ る 学 際 連
携 研 究 ， 産 学 連 携 研 究 を 推 進 し ， 今 年 度 は 主 に 以 下 の 研 究 を 研 究 科 横 断 で 行 い，
有益な研究成果を得ることができた．
ま ず ， 日 常 生 活 に お け る 自 律 神 経 機 能 の 計 測 と 評 価 に 関 す る 研 究を 行 っ た ．今日，日常生活においてストレスを感じる人の割合は 50％を超えるようになってきている．
過度のストレスを長期間にわたって受け続けると，自律神経系や副腎皮質ホルモンなどの内分泌系にも変調を来すことが明らかになっている．自律神経系は，緊張・興奮を司る交感神経活動と，リラックスを司る副交感神経活動がバランスよく機能することで身体をコントロールしている．そのため，日常生活において自律神経の状態を安易に把握できることは自分の健康管理を営む上で非常に重要となる．自律神経機能を測定する手法として，非侵襲的には， 専用の小型心拍センサや指尖脈波センサを使用して RR 間隔（心拍間隔）や脈波波形のピーク間隔から RR 間隔に相当する値を測定し，心拍変動解析を実施することで，交感神経活動及び副交感神経活動の指標を算出するのが一般的である．これらのシステムは 1～5 分間の RR 間隔データから高速フーリエ変換を用いて，自律神経指標を算出している．しかしながら，どの製品も RR 間隔や脈波のピーク間隔を測定するために専用のセンサ及びシステムを使用する必要があり，かつ非常に高価な為，日常生活における計測の利便性が問題となっている．また，自律神経機能に関する先行研究では，専用のセンサや装置を使用して，病院や実験室などで自律神経を測定する方法が主流であったた
め，被験者は多くて数百人程度が限度であった．また，特定の環境下での測定のため，公衆衛生の観点から日常生活における大衆の自律神経機能を的確に表しているとは言い難い．
そこで，本研究では，今日広く利用されているスマートフォンに着目して，スマートフ
ォンのカメラを利用して，自律神経の傾向を日常的に簡便に測定できるシステムを開発
し，大量の自律神経のビッグデータが蓄積されるプラットフォームを構築した．また，本システムで測定された大量の自律神経活動データから，日本人の日常生活における自律神
経機能を評価した．具体的には，専用の端末機器を使用せず，一般に市販されているスマートフォンのカメラを用いて，指先に端末のカメラを約 30 秒強という短時間乗せることで，血流の輝度変化から脈波波形のピーク間隔を検出し，心拍変動解析から自律神経の詳細な状態である自律神経のバランス及び自律神経の活動量（トータルパワー）の傾向を，簡便に測定できるシステムを開発した．現在，本システムは，Apple Inc．の iPhone アプ
リ及び，Google Inc．の Android アプリとして，実用的に約 100 万人以上（2016 年 6 月
現在）のユーザーにダウンロードされている．本システムを利用することで，日常生活の中で，いつでも，どこでも，何をした後でも，簡便に自律神経状態の傾向を把握することができ，大量の自律神経のビッグデータから，日常生活における自律神経機能を評価することが可能となった．本研究の成果は査読付き国際医学論文誌「Health」にて掲載決定されている．自律神経機能と内的要因との関係に関しては，専用の加速度脈波センサや小型
心拍センサを使用し，加齢になるほど自律神経の活動量であるトータルパワーが低下するといった報告や，BMI（肥満度指数）が高いほどトータルパワーが低下するといった報告42

がある．しかしながら，どの研究も被験者は多くて数百人程度である．また，BMI とトー
タルパワーを検証した先行研究では，更年期障害を患った女性のみを対象としており，本研究のように，一般の被験者を対象に，大量の測定データで分析した例はない．さらに，日常生活における行動毎，曜日毎及び地域毎での自律神経機能の傾向を分析した報告はほとんどされていない．一方，自律神経機能と気象条件などの外的要因に関しては，気温と生体の関連についての研究はいくつかあるが，気圧や降雨量の変動が生体に及ぼす影響に関する研究は数少ない．また，どれも対象の被験者が少なく，数十万件のビッグデータを用いて，自律神経機能と気象との関係について調査した論文は今までにないのが現状である．そこで本研究では，開発した自律神経測定システムを用いて，数十万件にも及ぶ大量の自律神経データに基づき，日本人の日常生活における自律神経機能の評価を検討した．
自律神経機能と加齢、肥満、生活行動及び生活の時空間との関係について検証し，以下のような傾向が確認できた．
I.

自律神経機能と年齢との関係では，加齢になるほどトータルパワーが下がり，30代～50代かけて交感神経機能が上昇する傾向がみられた．

II. 自律神経機能とBMIとの関係では，BMIが高くなるほど，トータルパワーが下がり，また交感神経機能が上昇する傾向がみられた．
III. 自律神経機能と行動との関係では，起床後にトータルパワー及び交感神経機能が高くなる傾向がみられ，余暇時には，トータルパワーが高く，交感神経機能が抑制される傾向がみられた．
IV. 自律神経機能と日内変動との関係では，明け方にトータルパワー及び，交感神経機能が上昇する傾向がみられた．また，夜にかけて，交感神経機能が抑制される傾向がみられた．これは，自律神経機能の日内変動と一致する傾向であった．
V. 自律神経機能と曜日変動との関係では，週の半ばから後半の水曜日，木曜日，金
曜日でトータルパワーが下がる傾向がみられ，土曜日にトータルパワーが上昇する傾向がみられた．また，交感神経機能は土曜日に抑制される傾向がみられた．
VI. 自律神経機能と地域性との関係では，関東地域がその他の地域より，トータルパ
ワーが低下している傾向がみられた．
その研究結果は，査読付き国際医学論文誌「Health」にて掲載され，また，第 22 回人
間情報学会でポスター発表の「最優秀賞」を授賞された．
自律神経機能と生活空間の気象条件の外的要因との関係については，以下のような傾向が確認できた．
I.

自律神経機能と気温との関係では，気温が高いほど自律神経の交感神経機能が低下する傾向がみられた．

II. 自律神経機能と気圧との関係では，気圧が高いほど，自律神経の交感神経機能が上昇する傾向がみられた．
III. 自律神経機能と降雨量との関係では，雨が降っている日ほど，自律神経の交感神経機能が低下する傾向がみられた．
この研究成果は，査読付き国際医学論文誌「Health」に掲載された．
以上のような学際連携研究以外も、健康機器関連企業や病院とも緊密に共同研究を行い、新しい整形治療用機器の開発を行うための動力学シミュレーションと可視化研究を実43施した。また、兵庫県立子供病院と連携して PICU にいる子供のてんかん発作の自動検出方式の開発を実施し、特許出願を進めている。
こ れ ら の 学 際 共 同 研 究 、企 業 と の 共 同 研 究 だ け で な く 、地 元 神 戸 市 が 推 進 し て
い る 医 療 産 業 都 市 構 想 と も 協 力 し 合 い 、 恒例の市民向けの平成 28 年度神戸医療産業
都市・京コンピュータ一般公開にて「 健康福祉の新技術開発コーナー展示」神戸大学 羅研究室で出展するなど活発な社会還元活動を推進し、日本国内外から高く評価された。
こ れ ら の 連 携 研 究 活 動 推 進 で 、 今 年 度 は ３名 の 学 生 が 博 士 学 位 を 取 得 で きた。

44

４．論文・著書・特許出願リスト[論文]
論文名：Development of a Human Friendly Walking and Running Training System
著者名：Sano Yuka, Luo Zhiwei, Quan Changqin
掲載誌，52(3-4)，PP.935-942：International Journal of Applied Electromagnetics andMechanics，2016 年
論文名：On robotic rehabilitation of human dual arms' coordinative function
著者名：Cao Sheng, Nishida K., Luo Zhiwei, Quan Changqin
掲載誌，52(3-4)，PP.943-950：International Journal of Applied Electromagnetics andMechanics，2016 年
論文名：Objective Evaluation of Water-Bed Massage Using Heart Rate Sensor andAccelerometer
著者名：Seki Akihito, Luo Zhiwei, Quan Changqin
掲載誌，52(3-4)，PP.927-934：International Journal of Applied Electromagnetics andMechanics，2016 年
論文名：Analysis of walking variability through simultaneous evaluation of thehead, lumbar and lower extremity acceleration in healthy youth
著者名：戸田晴貴, 長野明紀, 羅志偉
掲載誌，28(6)，PP.1801-1805：Journal of Physical Therapy Science，2016 年
論文名：On Human Autonomic Nervous Activity Related to Behavior, Daily andRegional Changes Based on Big Data Measurement via Smartphone
著者名：Makoto Komazawa, Kenichi Itao, Hiroyuki Kobayashi, Luo Zhiwei
掲載誌，8(9)，PP.827-845：Health，2016 年
論文名：On Human Autonomic Nervous Activity Related to Weather Conditions Basedon Big Data Measurement via Smartphone
著者名：Makoto Komazawa, Kenichi Itao, Hiroyuki Kobayashi, Luo Zhiwei
掲載誌，8(9)，：Health，2016 年
論文名：Measurement and Evaluation of the Autonomic Nervous Function in Daily
Life
著者名：Makoto Komazawa, Kenichi Itao, Hiroyuki Kobayashi, Luo Zhiwei
掲載誌，8(10)，：Health，2016 年

45論文名：Long-Term Monitoring and Analysis of Age-Related Changes on Autonomic
Nervous Function
著者名：Kenichi Itao, Makoto Komazawa, Luo Zhiwei, Hiroyuki Kobayashi
掲載誌，9(2)，:Health，2017 年
[著書]
[特許]
発明名称：肩関節機構及びこれを備えたロボット
整理番号：KP11-056
出願国：日本
登録番号：特許第 6099356 号
登録日：2017/3/3

46

平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 惑星科学国際教育研究プロジェクト研究代表者 部局・専攻・氏名 理学研究科・惑星科学研究センター・観山 正見
外 部 資 金E

獲 得 実 績A

E

特許出願件数科学研究費補助金 106,927 千円， 受託研究経費 23,379 千円
1,650 千円， 共同研究経費 19,900 千円

奨学寄附金

880 千円

受託事業
0 件，

論文発表件数 59 件，

著書数

部局・専攻

役

1件

２．構成員とその役割分担
氏

名

観山 正見

理学研究科

割

分

担

研究プログラム総括、CPS センター長
惑星形成過程とアストロバイオ
ロジ－

上野 宗孝

理学研究科

特命教授
金星探査機『あかつき』による金
星大気観測

林

祥介

CPS 副センター長

理学研究科惑星学専攻

惑星大気シミュレーションモデルの開発と大気循環構造の解明
荒川 政彦

理学研究科惑星学専攻

惑星衝突と氷天体のレオロジー
に関する実験的研究

大槻 圭史

理学研究科惑星学専攻

惑星衛星-リング系の起源進化に関する研究伸和

理学研究科惑星学専攻

海洋底ダイナミクスの研究

牧野 淳一郎

理学研究科惑星学専攻

大規模シミュレーションによる島

天体形成・進化の研究
留岡 和重

理学研究科惑星学専攻

コンドライト隕石中におけるNaに富む
ネフェリン・ソーダライトの成因と生成条件の解明高橋 芳幸

理学研究科惑星学専攻

惑星大気大循環モデルの構築中村 昭子

理学研究科惑星学専攻

鉄質天体上のクレーター形状の研究

岩山 隆寛

理学研究科惑星学専攻

地衡流乱流におけるエネルギー
スペクトル形成メカニズムの研究47杉岡 裕子

理学研究科惑星学専攻

海底地球物理観測研究鈴木 桂子

理学研究科惑星学専攻

カルデラ火山の噴火様式と形成
過程の研究

瀬戸 雄介

理学研究科惑星学専攻

惑星構成物質の微細組織に関する鉱物学・結晶学的研究

山﨑 和仁

理学研究科惑星学専攻(1)非平衡領域における力学系の安定性解析
(2)Feynman 証明と連続分布転位理論の関係

保井 みなみ

理学研究科惑星学専攻

氷・シリカ混合物の脆性・塑性境界に対するシリカ含有率の影響筧 楽麿

理学研究科惑星学専攻

スラブ内地震とプレート境界地
震の震源特性の評価

春名 太一

理学研究科惑星学専攻

逆ベイズ推定を備えた擬種モデ
ルの確率的ダイナミクス

早田 次郎

理学研究科物理学専攻

ブレーン宇宙論に関する研究播磨 尚朝

理学研究科物理学専攻

多極子伝導系の物理の推進

大道 英二

理学研究科物理学専攻

磁性体・超伝導体の強磁場物性の
研究

臼井 文彦

理学研究科

特命助教
小惑星帯の物質分布に関する観測
的研究

樫村 博基

理学研究科

特命助教
火星及び金星大気大循環の高解像度シミュレーション

48

３．研究成果の概要等について
本年度(平成 28 年度)、神戸大学惑星科学研究センター(CPS)は、神戸大学と JAXA 宇宙科学
研究所(ISAS)のマッチングファンドによる連携拠点として、昨年度と同様に以下の 2 点を目標に掲げ、惑星科学のコミュニティと連携した拠点として活動を拡大した。
目的１：
惑星科学の研究手段として太陽系探査を重要な手段と考え、ISAS と協力して学術的に優れたミッション(探査計画)を、コミュニティからのボトムアップとして創出する。
目的２：
上記目的を達成するため、惑星科学分野にミッションを推進できる人材を育成する。
平成 28 年度は、ISAS 連携拠点として、惑星科学コミュニティの連携の努力や惑星探査ミッション立案スクーリングなど実施できたことは、活動は順調であったと自己評価する。これ
は、ISAS-CPS の外部評価委員会に於いても高く評価されたことで裏打ちされる。特に火星衛星ミッションにおける研究者コミュニティとのリエゾン活動、新たな太陽系探査ミッション
への活動、探査ミッション創成スクーリングなどについては、計画を超えて達成されたと評価されたところである。
この高い評価は、これまでの CPS の活動の実績、構築された環境、並びに優秀な人材による処である。今後も、神戸大学の惑星科学研究の推進力となると同時に、全国の惑星科学のコミ
ュニティの研究推進の拠点となることを目指したい。
具体的活動については CPS の Web ページ(https://www.cps-jp.org/)をご覧いただきたい。
以下に主要ないくつかの事例を記す：
第13回 CPS 月惑星探査研究会「DESTINY+によるPhaethonフライバイミッションのサイエンスの充実に向けて」
2016年4月25日 (月)CPSセミナー室

神戸大学 CPS-ISAS 大学共同連携拠点事業の重要な活動の一つとして、太陽系探査におけるミッション創出に関わる活動が含まれている。本研究会は、ミッション提案中の DESTINY+ 計画
について、その科学的な成果の明確化と最大化に関わる活動に寄与することを目的として、ミッションの内容を惑星科学コミュニティと十分に共有する場を提供するとともに、科学目的の明確化・先鋭化を目指して開催した。
神戸 CPS での参加者のほか、CPS における TV 会議多地点接続システムを駆使し、ネットワ
ーク上に JAXA、国立天文台、東京大学、千葉工業大学等の６地点から惑星科学コミュニティの全国の研究者多数の参集を得た。
研究会の冒頭に、CPS上野からDESTINY+ミッションの位置づけと本研究会の目的が紹介さ
れ，ISAS川勝氏よりミッションの全体紹介が行われた。これに続いて、現時点で検討されている科学観測とその意義についての紹介が行われ、引き続いて搭載機器の計画とそれらを用いた観測計画が示された。最後のセッションでは、全体討論が行い、太陽系科学における重要性を整理するためには、DESTINY+ミッションにより、どのような観測を進めて行くべきかについての議論の端緒となる話題が出されたが、本研究会の限られた時間の中では十分に科学的な意義付けが行われる内容まで踏み込むには至らなかった。これら不十分な内容に関わることは、提案チームが中心となって議論を深めて行くこととした。

49

平成 28 年度先端融合研究環(統合研究領域) シンポジウム「彗星科学の最前線：彗星は我々に何をもたらしたのか」
2017 年 1 月 7 日（土）神戸大学先端融合研究環統合研究拠点 コンベンションホール
彗星は太陽系小天体の中でも古くから知られる天体であるが、その素顔が最新科学によって明らかにされつつある。彗星は我々の住む太陽系が、どのように生まれたかを知る手がかりを与えてくれるだけでなく、水や有機物といった私たちに必須の身近な物質の起源を考える上でも重要である。今回は、彗星科学の最新の成果に焦点を当て、3件の講演に加えてパネル
ディスカッションを行うことで、当該研究分野における活発な議論が交わされた。本シンポジ
ウムは、神戸大学先端融合研究環統合研究拠点・惑星科学国際教育研究プロジェクト(惑星科学研究センター)主催であったが、同センターで行われる探査ミッション立案スクール(後述)の一環として開催された。
プログラム：
開会の挨拶

觀山 正見(神戸大学/広島大学)

太陽系科学における彗星の位置づけ

向井 正(京都情報大学院大学/神戸大学)

彗星物質から探る太陽系の起源

河北 秀世(京都産業大学)

多様な姿を見せる彗星の起源と進化

石黒 正晃(ソウル大學校)

パネルディスカッション

向井 正、河北 秀世、石黒 正晃、
大坪 貴文(東京大学)、倉本 圭(北海道大学)、
渡邊 誠一郎(名古屋大学)
司会：上野 宗孝(神戸大学)

探査ミッション立案スクール
今年度は第 2 回(2016 年 8 月 22 日～26 日)に火星探査、第 3 回(2017 年 1 月 7 日～11 日)に彗星探査をテーマとして CPS にて開催した。それぞれ 8 名(第 2 回)、15 名(第 3 回)の大学院生および宇宙開発に関わる企業の若手技術者が受講生として参加し、4-5 名ずつのグルー
プでミッション立案の検討を行った。理学・工学それぞれ 4-5 コマの講義を受けた上で、550日間のべ 18 時間に及ぶ集中したグループ検討を行い、最終日にその結果をグループごとに 1
つのミッションとして報告された。
チュータや講師とも積極的に議論をしながらグループで検討を進めることで、専門分野や経歴の異なるメンバーでチームワーク活動を行うというスクールの大きな目的の 1 つは十分に達せられていた。ただし、第 2 回は最終報告会で提案されたミッションが理学分野の講義
内容の影響を強く受けた傾向が見られ、また第 3 回は探査対象の選定のために検討すべきことが多岐にわたり最終的に実現性のあるミッションとしてまとめあげるには時間が足りなかった。受講生の獲得目標をどこに設定するか、グループ検討の流れをどこまで介入・誘導す
るか、という点は、スクールの運営として今後の検討課題である。5 日間のスクールではどうしても時間が不足するという意見は必ず聞かれるが、受講生・運営スタッフともにこれ以上期間を延ばすことは体力的にも厳しいと考えられる。事前予習資料を充実させる、ネット
上のコミュニケーションツールを活用してスクール期間前からグループ内で意思疎通を初めてもらう、など、短期間でも有効な効果が得られるために工夫の余地があるだろう。
第 2 回は、隣接する理化学研究所のスーパーコンピュータ「京」の見学会をスクール期間中に行った。惑星探査に直接関連しなくても、世界最先端の研究施設を目の当たりにすることで、受講生には良い刺激となった(第 3 回は日程の都合により未実施)。これ以外にも、受講生はグループ検討を本格的に始めると長時間にわたって過度に議論に集中してしまうた
め、強制的に休憩を取ってもらうようにすることが重要であるとも認識した。
開催後のアンケートでは、第 2 回、第 3 回ともに 10 点満点で平均 8 点という評価を得ている。せっかくの検討がその場かぎりで終わっているため、何らかの成果発表に結び付けられないかという点は、今後に向けて継続検討が必要である。

４．論文・著書・特許出願リスト

51

[論文]
論文名：Ultrafast observation of lattice dynamics in laser-irradiated gold foils
著者名：Hartley N. J.;Ozaki N.;Matsuoka T.;Albertazzi B.;Faenov A.;Fujimoto Y.;Habara
H.;Harmand M.;Inubushi Y.;Katayama T.;Koenig M.;Krygier A.;Mabey P.;Matsumura
Y.;Matsuyama S.;McBride E.E.;Miyanishi K.;Morard G.;Okuchi T.;Pikuz T.;Sakata
O.;Sano Y.;Sato T.;Sekine T.;Seto Y.*;Takahashi K.;Tanaka K.A.;Tange Y.;Togashi
T.;Umeda Y.;Vinci T.;Yabashi M.;Yabuuchi T.;Yamauchi K.;Kodama R.
掲載誌，巻，ページ：Applied Physics Letters，110 巻，7 号，10.1063/1.4976541，
2017.1
論文名：Coherent interface structures and intergrain Josephson coupling in dense
MgO/Mg2Si/MgB2 nanocomposites
著者名：Katsuya Ueno;Yukihito Nagashima*;Yusuke Seto*;Megumi Matsumoto#;Takahiro
Sakurai*;Hitoshi Ohta*;Kazuyuki Takahashi*;Takashi Uchino*
掲載誌，巻，ページ：J. Appl. Phys.，120 巻，1 号，PP. 015102，2016.7

論文名：Minimizing and quantifying mis-indexing in electron backscatter diffraction(EBSD) determinations of antigorite crystal directions
著者名：Nagaya T.;Wallis S. R.;Seto Y.*;Miyake A.;Soda Y.,;Uehara S.;Matsumoto M.#
掲載誌，巻，ページ：Journal of Structural Geology，95 巻，PP. 127-141，2017.2

論文名：Indirect monitoring shot-to-shot shock waves strength reproducibility during
pump–probe experiments.
著者名：Pikuz T. A.;Faenov A. Ya.;Ozaki N.;Hartley N. J.;Albertazzi B.;Matsuoka T.;
Takahashi K.;Habara H.;Tange Y.;Matsuyama S.;Yamauchi K.;Ochante R;
Sueda K.;Sakata O;Sekine T.;Sato T.;Umeda Y.;Inubushi Y.;Yabuuchi T.;
Togashi T.;Katayama T.;Yabashi M.;Harmand M.;Morard G.;Koenig M.;
Zhakhovsky V.;Inogamov N.;Safronova A. S.;Stafford A.;Skobelev I. Yu.;
Pikuz S. A.;Okuchi T.;Seto Y.*;Tanaka K. A.;Ishikawa T.;Kodama R.
掲載誌，巻，ページ：Journal of Applied Physics，120 巻，3 号，10.1063/1.4958796，
2016.7
論文名：Mantle dynamics inferred from the crystallographic preferred orientation ofbridgmanite
著者名：Tsujino N.;Nishihara Y.;Yamazaki D.;Seto Y.*;Higo Y.;Takahashi E.
掲載誌，巻，ページ：Nature，539 巻，PP. 81-84，2016.11

論文名：Feynman’s Proof and Non-Elastic Displacement Fields: Relationship Between
Magnetic Field and Defects Field
著者名：山崎和仁*;中村望

52

掲載誌，巻，ページ：International Journal of Theoretical Physics，55 巻，PP. 5186-5192，
2016.8
論文名：Differential geometric structure of non-equilibrium dynamics in competition andpredation: Finsler geometry and KCC theory
著者名：山崎和仁*;谷島尚宏

掲載誌，巻，ページ：Journal of Dynamical Systems and Geometric Theories，14 巻，PP. 137-153，201.4

論文名：Jacobi stability for dynamical systems of two-dimensional second-orderdifferential equations and application to overhead crane system
著者名：山崎和仁*;谷島尚宏

掲載誌，巻，ページ：Int. J. Geom. Methods Mod. Phys，2016

論文名：AKATSUKI returns to Venus
著者名：Nakamura, Masato;Imamura, Takeshi;Ishii, Nobuaki;Abe, Takumi;Kawakatsu,
Yasuhiro;Hirose, Chikako;Satoh, Takehiko;Suzuki, Makoto;上野宗孝*;Yamazaki,
Atsushi;Iwagami, Naomoto;Watanabe, Shigeto;Taguchi,

Makoto;Fukuhara,

Tetsuya;Takahashi, Yukihiro;Yamada, Manabu;Imai, Masataka;Ohtsuki,
Shoko;Uemizu, Kazunori;Hashimoto, George L.;Takagi, Masahiro;Matsuda,
Yoshihisa;Ogohara, Kazunori;Sato,

Naoki;Kasaba, Yasumasa;Kouyama,

Toru;Hirata, Naru;Nakamura, Ryosuke;Yamamoto, Yukio;Horinouchi,
Takeshi;Yamamoto,

Masaru;林祥介*;樫村博基*;Sugiyama,Ko‑ichiro;Sakanoi,

Takeshi;Ando, Hiroki;Murakami, Shin‑ya;Sato, Takao M.;Takagi, Seiko;Nakajima,Kensuke;Peralta, Javier;Lee, Yeon Joo;Nakatsuka, Junichi;Ichikawa,
Tsutomu;Inoue, Kozaburo;Toda, Tomoaki;Toyota, Hiroyuki;Tachikawa,
Sumitaka;Narita, Shinichiro;Hayashiyama, Tomoko;Hasegawa,Akiko;Kamata,
Yukio
掲載誌，巻，ページ：Springer Earth Planets and Space，68 巻，75 号，2016.6

論文名：Martian dust devil statistics from high-resolution large-eddy simulations
著者名：Nishizawa, Seiya;Odaka, Masatsugu;Takahashi, Yoshiyuki*;Sugiyama,
Ko-Ichiro;Nakajima, Kensuke;Ishiwatari, Masaki;Takehiro, Shinichi;Yashiro,
Hisashi;Sato, Yosuke;Tomita, Hirofumi;Hayashi, Yoshi-Yuki*
掲載誌，巻，ページ：Geophysical Research Letters，2016.5

論文名：The circulation pattern and day-night heat transport in the atmosphere of asynchronously rotating aquaplanet: dependence on planetary rotation rate
著者名：Noda,Satoshi;Ishiwatari, Masaki;Nakajima,Kensuke;Takahashi, Yoshiyuki*;
Takehiro, Shinichi;Onishi, Masanori;Hashimoto, George, L.;Kuramoto, Kiyoshi;

53Hayashi, Yoshi-Yuki*
掲載誌，巻，ページ：Icarus，2017.1

論文名：A numerical study on convection of a condensing CO2 atmosphere under earlyMars like conditions
著者名：Yamashita, Tatsuya;Odaka, Masatsugu;Sugiyama, Ko-Ichiro;Nakajima,Kensuke;Ishiwatari, Masaki;Nishizawa, Seiya;Takahashi, Yoshiyuki*;
Hayashi, Yoshi-Yuki*
掲載誌，巻，ページ：Journal of the Atmospheric Sciences，2016.10

論文名：Enstrophy inertial range dynamics in generalized two-dimensional turbulence
Physical Review Fluids
著者名：岩山 隆寛*;渡邊 毅
掲載誌，巻，ページ：American Physical Society，1 巻，3 号，PP. 034403，2016.7

論文名：Shortwave radiative forcing, rapid adjustment, and feedback to the surface bysulphate geoengineering: Analysis of the Geoengineering Model
Intercomparison Project G4 scenario
著者名：Kashimura, H., M. Abe, S. Watanabe, T. Sekiya, D. Ji, J. C. Moore, J. N. S. Cole,and B. Kravitz
掲載誌，巻，ページ：Atmos. Chem. Phys. , 17 巻 5 号, PP. 3339-3356, 2017.03

論文名：Formation of Centaurs' rings through their partial tidal disruption during planetary

encounters.
著者名：R. Hyodo+;S. Charnoz;H. Genda;K. Ohtsuki*
掲載誌，巻，ページ：The Astrophysical Journal Letters，828 巻，1 号，L8，2016.9

論文名：Ring formation around giant planets by tidal disruption of a single passing large

Kuiper belt object
著者名：R. Hyodo#;S. Charnoz;K. Ohtsuki*;H. Genda
掲載誌，巻，ページ：ICARUS，282 巻， PP. 195-213，2017.1

論文名：Capture of planetesimals by waning circumplanetary disks
著者名：R. Suetsugu*;K. Ohtsuki*
掲載誌，巻，ページ：The Astrophysical Journal，128 巻，PP. 128-145，2016.4

論文名：Orbital characteristics of planetesimals captured by circumplanetary gas disks.
著者名：R. Suetsugu;K. Ohtsuki*;T. Fujita
掲載誌，巻，ページ：Astronomical Journal，151 巻， PP. 140-152，2016.5

論文名：Inverse Bayesian inference as a key of consciousness featuring a macroscopic

54

quantum logical structure
著者名：Yukio-Pegio Gunji;Shuji Shinohara;春名太一;Vasileios Basios

掲載誌，巻，ページ：BioSystems，152 巻，PP. 44-65，2017.2

論文名：Adaptive Local Information Transfer in Random Boolean Networks
著者名：春名太一

掲載誌，巻，ページ：Artificial Life，23 巻，PP. 105-118，2017.2

論文名：Hodge Decomposition of Information Flow on Small-World Networks
著者名：春名太一;藤木 裕也

掲載誌，巻，ページ：Frontiers in Neural Circuits，10 巻，77 号，2016.9

論文名：System configuration and operation plan of Hayabusa2 DCAM3-D for scientificobservation in SCI impact experiment
著者名：Ogawa, K.#;Shirai, K.;Sawada, H.;Arakawa, M.*;Honda, R.;Wada, K.;Ishibashi,
K.;Iijima, Y.;Sakatani, N.;Nakazawa, S.;Hayakawa, H.
掲載誌，巻，ページ：Space Science Review， PP. 1-18，2017

論文名：Thermal conductivity model for powdered materials under vacuum based on
experimental studies
著者名：Sakatani, N.;Ogawa, K.#;Arakawa, M.*;Iijima, Y.;Honda, R.;Tanaka, S.
掲載誌，巻，ページ：AIP Advances，7 巻，PP. 015310，2017

論文名：Scientific objectives of Small Carry-on Impactor (SCI) and Deployable Camera 3
Digital (DCAM3-D): Observation of an ejecta curtain and a crater formed on thesurface of Ryugu by an artificial high-velocity impact
著者名：Arakawa, M.*;Wada, K.;Saiki, T.;Kadono, T.;Takagi, Y.;Shirai, K.;Okamoto, C.+;Yano,
H.;Hayakawa, M.;Nakazawa, S.;Hirata, N.;Kobayashi, M.;Michel, P.;Jutzi,
M.;Imamura, H.;Ogawa, K.#;Sakatani, N.;Iijima, Y.;Honda, R.;Ishibashi,
K.;Hayakawa, H.;Sawada, H.
掲載誌，巻，ページ：Space Science Review，PP. 1-26，2016

論文名：Performance of Hayabusa2 DCAM3-D camera for short-range imaging of SCI andejecta curtain generated from the artificial impact crater formed on asteroid 162137
Ryugu (1999 JU3)
著者名：Ishibashi, K.;Shirai, K.;Ogawa, K.#;Wada, K.;Honda, R.;Sakatani, N.;
Arakawa, M.*;Ikeda, Y.
掲載誌，巻，ページ：Space Science Review，PP. 1-26，2016

論文名：Recovery of entire shocked samples in a range of pressure from~ 100 GPa to55

Hugoniot elastic limit
著者名：Nagaki, K.;Kadono, T.;Sakaiya, T.;Kondo, T.;Kurosawa, K.;Hironaka, Y.;Shigemori,
K.;Arakawa, M.*
掲載誌，巻，ページ：Meteoritics & Planetary Science，51 巻，6 号，PP. 1153-1162，2016

論文名：The Small Carry-on Impactor (SCI) and the Hayabusa2 Impact Experiment
著者名：Saiki, T.;Imamura, H.;Arakawa, M.*;Wada, K.;Takagi, Y.;Hayakawa, M.;Shirai,
K.;Yano, H.;Okamoto, C.#
掲載誌，巻，ページ：Space Science Review，PP. 1-22，2016

論文名：Compressional stress effect on thermal conductivity of powdered materials:
Measurements and their application to lunar regolith
著者名：Sakatani, N.;Ogawa, K.#;Iijima, Y.;Arakawa, M.*;Tanaka, S.
掲載誌，巻，ページ：Icarus，267 巻，PP. 1-11，2016

論文名：Hayabusa2 分離カメラ用硝材のガンマ線照射試験
著者名：石橋 高;小川 和律#;白井 慶;和田 浩二;池田 優二;本田 理恵;荒川 政彦*
掲載誌，巻，ページ：宇宙航空研究開発機構研究開発報告，JAXA-RR-15-005 巻，2016

論文名：太陽系における雪氷研究の今と将来
著者名：保井みなみ*

掲載誌，巻，ページ：雪氷（日本雪氷学会学会誌），79 巻，1 号，PP. 117-132，2017.1

論文名：Sensing of upslope passages of frontal bores across the trench slope break of theJapan Trench
著者名：Fukao, Y.;H. Sugoka*;A. Ito;H. Shiobara;J. Paro;R. Furue
掲載誌，巻，ページ：J. Geophys. Res.，121 巻，PP3422-3434.，2016

論文名：Upper mantle structure beneath the Society hotspot and surrounding region using
broadband data from ocean floor and islands
著者名：Isse, T.;H. Sugioka*;A. Ito;H. Shiobara;D. Reymond;D. Suetsugu
掲載誌，巻，ページ：Earth Planets Space，68 巻，2016

論文名：Upper Upper boundaries of the Pacific and Philippine Sea plates near the triple
junction off the Boso Peninsula deduced from ocean-bottom seismic observations
著者名：Ito, A.;Sugioka, H.*;Obana, K.;Hino, R.;Suetsugu, D.;Nakahigashi, K.;Shinohara,
M.;Nakano, M.;Yamamoto, Y.
掲載誌，巻，ページ：Earth Planets Space，69 巻，PP. 30，2017.1

論文名：Mantle transition zone beneath a normal seafloor in the northwestern Pacific:

56

Electrical conductivity, seismic thickness, and water content
著者名：Matsuno, T.*;D. Suetsugu;K. Baba;N. Tada;H. Shimizu;H. Shiobara;T. Isse;
H. Sugioka*;A. Ito;M. Obayashi;H. Utada
掲載誌，巻，ページ：Earth and Planetary Science Letters，462 巻，2017.2

論文名：Mantle plumes beneth the South Pacific superswell revealed by finite frequency
P-tomography using regional and island data
著者名：Obayashi, M.;J. Yoshimitsu;H. Sugioka*;A. Ito;T. Isse;H. Shiobara;D. Reymond;
D. Suetsugu
掲載誌，巻，ページ：Geophys. Res. Lett.，43 巻，2016

論文名：Time-frequency characteristics of tsunami magnetic signals from four Pacific
Ocean events
著者名：Schnepf, N. R.;C. Manoj;C. An;H. Sugioka*;H. Toh
掲載誌，巻，ページ：Pure Appl. Geophys.，173 巻，PP. 1-19，2016

論文名：Seismic azimuthal anisotropy in the oceanic lithosphere and asthenosphere frombroadband surface at 60 Ma seafloor
著者名：Takeo, A.;H. Kawakatsu;T. Isse;K. Nishida;H. Sugioka*;A. Ito;H. Shiobara;
D. Suetsugu
掲載誌，巻，ページ：J. Geophys. Res.，121 巻，PP. 1927-1947，2016

論文名：Centrifugal Experiments with Simulated Regolith: Effect of Gravity, Size

Distribution, and Particle Shape on Porosity
著者名：Omura, T. ; Kiuchi, M. ; Guettler, C. ; Nakamura, A. M
掲載誌，巻，ページ：Trans. JSASS Aerospace Tech. Japan，14 巻，30 号，PP.17-21，

2016.9
論文名：Near-infrared imaging polarimetry of LkCa 15: A possible warped inner disk
著者名：Oh, Daehyeon; Hashimoto, Jun ; Tamura, Motohide; et al.
掲載誌，巻，ページ：Publications of the Astronomical Society of Japan，68 巻，2 号,L3，
2016.4
論文名：Pulsar timing signal from ultralight axion in f(R) theory,
著者名：Aoki, Arata; Soda, Jiro
掲載誌，巻，ページ：PHYSICAL REVIEW D，93 巻，8 号，083503，2016.4

論文名：Development and in-flight calibration of IR2: 2um camera onboard Japan's

Venus orbiter, Akatsuki
著者名：Satoh, T., Nakamura, M., Ueno, M., Uemizu, K., Suzuki, M., Imamura, T.,

57

Kasaba, Y.,oshida, S., Kimata, M.
掲載誌，巻，ページ：Earth, Planets and Space，68 巻，74 号，2016.5

論文名：Performance benchmarks for a next generation numerical dynamo model
著者名：Matsui, Hiroaki ; Heien, Eric] ; Aubert, Julien ; Aurnou, Jonathan M.; Avery, Margaret ;Brown, Ben; Buffett, Bruce A; Busse, Friedrich ; Christensen, Ulrich R. ; Davies,
Christopher J. ; Featherstone, Nicholas] ; Gastine, Thomas; Glatzmaier, Gary A. ;Gubbins, David; Guermond, Jean-Luc ; Hayashi, Yoshi-Yuki; et al.
掲載誌，巻，ページ：GEOCHEMISTRY GEOPHYSICS GEOSYSTEMS ，17 巻，5 号，
PP. 1586-1607，2016.5

論文名：Chiral primordial gravitational waves from dilaton induced delayed

chromonatural inflation,
著者名：Obata, Ippei ; Soda, Jiro
掲載誌，巻，ページ：PHYSICAL REVIEW D，93 巻，12 号，123502，2016.6

論文名：Multi-frequency force-detected electron spin resonance in the millimeter-wave

region up to 150 GHz
著者名：Ohmichi, Eiji. ; Tokuda, Y. ; Tabuse, R. ; Tsubokura, D.; Okamoto, T. ; Ohta, H.
掲載誌，巻，ページ：REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS ，87 巻，7 号，073904.，2016.6

論文名：SANTA BARBARA CLUSTER COMPARISON TEST WITH DISPH
著者名：Saitoh, Takayuki R. ; Makino, Junichiro
掲載誌，巻，ページ：ASTROPHYSICAL JOURNAL ，823 巻，

2 号，144， 2016.6

論文名：Large Cyclotron Mass and Large Ordered Moment in Ferromagnet CoS2

Compared with Paramagnet CoSe2
著者名：Teruya, Atsushi ; Suzuki, Fuminori ; Aoki, Dai ; Honda, Fuminori ; Nakamura, Ai ;Nakashima, Miho; Amako, Yasushi; Harima, Hisatomo; et al.
掲載誌，巻，ページ：JOURNAL OF THE PHYSICAL SOCIETY OF JAPAN，85 巻，
6 号,

064716，2016.6

論文名：HIGH-CONTRAST IMAGING OF INTERMEDIATE-MASS GIANTS

WITH LONG-TERM RADIAL VELOCITY TRENDS
著者名：Ryu, Tsuguru; Sato, Bun'ei ; Kuzuhara, Masayuki; et al.
掲載誌，巻，ページ：Astrophysical Journal，825 巻，2 号，127，2016.7

論文名：Extreme asymmetry in the polarized disk of V1247 Orionis
著者名：Ohta, Yurina ; Fukagawa, Misato; Sitko, Michael L.; et al.

58

掲載誌，巻，ページ：PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN，
68 巻，4 号，53，2016.8

論文名：Implementation and performance of FDPS: a framework for developing
parallel particle simulation codes
著者名：Iwasawa, Masaki ; Tanikawa, Ataru; Hosono, Natsuki ; Nitadori, Keigo; Muranushi,
Takayuki ; Makino, Junichiro
掲載誌，巻，ページ：PUBLICATIONS OF THE ASTRONOMICAL SOCIETY OF JAPAN ，
68 巻， 4 号，54， 2016.8

論文名：Oscillating chiral tensor spectrum from axionic inflation
著者名：Obata, Ippei ; Soda, Jiro.;
掲載誌，巻，ページ：PHYSICAL REVIEW D ，94 巻, 4 号， 044062.，2016.8

論文名：Cantilever detected ferromagnetic resonance in thin Fe50Ni50, Co2FeAl0.5Si0.5

and Sr2FeMoO6 films using a double modulation technique
著者名：Alfonsov, Alexey; Ohmichi, Eiji; Leksin, Pavel; Omar, Ahmad; Wang, Hailong ;Wurmehl, Sabine; Yang, Fengyuan ; Ohta, Hitoshi
掲載誌，巻，ページ：JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE ，270 巻， PP183-186.，
2016.9
論文名：High-frequency electron paramagnetic resonance of metal-containing porphyrin

compounds using a microcantilever,
著者名：Ohmichi, Eiji ; Okamoto, Tsubasa; Mitani, Masaaki; Takahashi, Hideyuki ;Ohta, Hitoshi
掲載誌，巻，ページ：JOURNAL OF INORGANIC BIOCHEMISTRY ，162 巻， PP190193.，2016.9

論文名：Development of Ultrasensitive Terahertz ESR Spectroscopy for Metalloprotein

Using a Microcantilever
著者名：Okamoto, Tsubasa ; Takahashi, Hideyuki ; Ohmichi, Eiji ; Ohta, Hitoshi
掲載誌，巻，ページ：JOURNAL OF INFRARED MILLIMETER AND TERAHERTZWAVES ，37 巻，12 号， PP. 1173-1184，2016.12
論文名：Wide-dynamic-range cantilever magnetometry using a fiber-optic interferometerand its application to high-frequency electron spin resonance spectroscopy
著者名：Takahashi, Hideyuki ; Okamoto, Tsubasa ; Ohmichi, Eiji; Ohta, Hitoshi
掲載誌，巻，ページ：APPLIED PHYSICS EXPRESS ，9 巻， 12 号，126701.，

2016.1259論文名：Large stationary gravity wave in the atmosphere of Venus
著者名：Fukuhara, T., Futaguchi, M., Hashimoto, G.L., Horinouchi, T., Imamura, T.,
Iwagaimi,N., Kouyama, T., Murakami, S., Nakamura, M., Ogohara, K.,
Sato, M., Sato, T.M., Suzuki, M., Taguchi, M., Takagi, S., Ueno, M., Watanabe, S.,
Yamada, M., Yamazaki, A.
掲載誌，巻，ページ：Nature Geoscience，10 巻，PP 85–88， 2017.1

論文名：Variable inertia method: A novel numerical method for mantle convection simulation
著者名：Takeyama, Kosuke ; Saitoh, Takayuki R. ; Makino, Junichiro
掲載誌，巻，ページ：NEW ASTRONOMY，50 巻，PP. 82-103， 2017.1

論文名：Shortwave radiative forcing, rapid adjustment, and feedback to the surface bysulphate geoengineering: Analysis of the Geoengineering Model
Intercomparison Project G4 scenario
著者名：Kashimura, H., M. Abe, S. Watanabe, T. Sekiya, D. Ji, J. C. Moore, J. N. S. Cole,and B. Kravitz
掲載誌，巻，ページ：Atmos. Chem. Phys. , 17 巻 5 号, PP. 3339-3356, 2017.03

論文名：Size and Albedo Properties of Main Belt Asteroids Based on the Comparative Studyof Infrared Asteroid Surveys: IRAS, AKARI, and WISE
著者名：F. Usui, S. Hasegawa, M. Ishiguro, T. G. Müller, and T. Ootsubo
掲載誌，巻，ページ：Publications of the Korean Astronomical Society，32 巻，PP.55，2017.

論文名：Data Reduction of AKARI/IRC Spectroscopic Observations.
著者名：F. Usui, T. Onaka, and the AKARI/IRC team.
掲載誌，巻，ページ：Publications of the Korean Astronomical Society，32 巻，PP. 41，2017.

[著書]
鈴木 桂子*
特定非営利活動法人火山防災推進機構(編); 日本の火山ウォーキングガイド.
丸善出版（株）2016 10 分担執筆
[特許出願]なし

60

平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 次世代サブサーフェスイメージングシステム
研究代表者 部局・専攻・氏名 理学研究科・化学専攻・木村 建次郎
外 部 資 金E

獲 得 実 績A

E

科学研究費補助金
受託研究経費

0 千円，118071.2 千円(木村が代表を務めるプロジェクト合計)

奨学寄附金

0 千円， 共同研究経費

特許出願件数３件， 特許権利化

３件

論文発表件数

２件， 著書数

３件,

学会発表

１９件,

展示会出展

招待講演

0 千円
６件,

８件

２．構成員とその役割分担
名

部局・専攻

木村 建次郎

理学研究科・化学専攻

氏

役

割

分

担

サブサーフェスイメージング
装置開発

木村 憲明

（ 株 ） Integral

Geometry サブサーフェスイメージング

Science
土井 恭二

装置開発

（ 株 ） Integral

Geometry サブサーフェスイメージング

Science
田村 沙綾
佐藤 宣夫
河野 誠之

装置開発

（ 株 ） Integral

Geometry サブサーフェスイメージング

Science

装置開発

千葉工業大学 工学部

サブサーフェスイメージング

機械電子創成工学科

蓄電池応用

医学研究科 乳腺内分泌外科

サブサーフェスイメージング
医療応用

高尾 信太郎

医学研究科

サブサーフェスイメージング
医療応用

三木 万由子兵庫県がんセンター

サブサーフェスイメージング
医療応用

茶谷 絵理

理学研究科・化学専攻

サブサーフェスイメージング
装置開発

和田 昭英

理学研究科・化学専攻

可視光レーザートモグラフィ
に関する技術指導

舘田 英加

プレシオ国際特許事務所

サブサーフェスイメージング
知財戦略

宮戸 祐治

大阪大学・基礎工学研究科

サブサーフェスイメージング
装置開発

野北 和弘

クイーンズランド大学

サブサーフェスイメージング
接合電流評価への応用

61

３．研究成果の概要等について

サブサーフェスイメージング研究プロジェクトでは、物体内部の構造を映 像 化 す る 世 界 初 の 理 論 と 装 置 技 術 の 開 発 を 進 め 、医 療 、電 子 デ バ イ ス , イ
ン フ ラ 建 造 物 の 非 破 壊 検 査 に 広 く 活 用 す る こ と を 目 指 し て い る 。 平 成 28
年 度 は 、非 侵 襲 医 療 画 像 診 断 機 器 開 発 , 電 子 デ バ イ ス 用 -非 破 壊 画 像 検 査 機
器開発において、最新機器が完成した。
○ マイクロ波マンモグラフィの開発
1, 機 器 開 発
医 療 画 像 診 断 機 器 に お い て は 、AMED の 支 援 の 下 、マ イ ク ロ 波 を 用 い たマンモグラフィのβ機が完成し、これまでに引き続き、マイクロ波を用いたマンモグラフィとして、世界中で開発競争がなされるなか、世界最高性能を達成している。また、本年度に、本機器の核となる画像再構成ソフウ
ェ ア に 関 す る 特 許 が EU に て 成 立 し 、 ド イ ツ 、 フ ラ ン ス 、 オ ラ ン ド 、 イ ギ
リス、イタリア、スウェーデンにて権利化した。
現行の乳癌健診としては、X 線マンモグラフィが世界標準であるが、近年、アジア人の多くが、X 線マンモグラフィで乳癌の映像化が困難な、高濃 度 乳 房 で あ る こ と が 報 告 さ れ 、 社 会 問 題 に も 発 展 し つ つ あ る 1-2。 一 方 、
超 音 波 エ コ ー は 、乳 房 の 超 音 波 の 減 衰 率 の た め S/N に 課 題 が あ り 、ま た 音
響インピーダンスのマッチングの難しさが、“ 術 者 依 存 ”の 原 因 と な っ て いる。一方、マイクロ波は、乳癌組織の高い誘電率をハイコントラストな映像としい捉えることができる、次世代のマンモグラフィの波動として期待されている。我々は、世界に先駆けて、実用に耐えうる性能を持った試作機 を 開 発 す る こ と に 成 功 、 こ れ ま で 1５ 0 人 程 度 に 適 用 し 、 高 い 乳 癌 検 出
感 度 を 有 す る こ と を 見 出 し て い る 。 2016 年 度 は 、 2015 年 度 ま で に 完 成
し た マ イ ク ロ 波 マ ン モ グ ラ フ ィ 原 型 機 (α 機 ) 3 を さ ら に 進 化 さ せ 、 UWB ア
ンテナの小型化による高周波化、検波回路の高周波化による空間分解能の向 上 、 UWB ア ン テ ナ の 並 列 化 に よ る S/N お よ び 皮 膚 直 下 領 域 の 空 間 分 解能の向上など、木村らが開発した多重経路逆散乱理論に基づく、マイクロ波マンモグラフィの性能を、ハードウェアの観点から著しく向上させ、商用機として基本構成は概ね決定した。
2, 臨 床 研 究
臨床研究においては、マイクロ波マンモグラフィα機においてデータ取得を進め、当初計画を越える成果を得た。昨今大きく問題視されている高濃 度 乳 房 (デ ン ス ブ レ ス ト )に 対 し て 、α 機 を 適 用 し た と こ ろ 、ハ イ コ ン ト ラ
ス ト で 乳 癌 を 描 出 可 能 で あ る こ と が 分 か っ た (図 １ )。 世 代 別 に 評 価 し た 結
果 、 20 代 か ら 70 代 ま で に お い て 、 高 濃 度 乳 房 、 非 高 濃 度 乳 房 に 関 わ らず、本機器が高い感度乳癌を描出可能であることが示された。今後、世代別 の 臨 床 研 究 を 加 速 さ せ て 、症 例 数 を 積 み 重 ね て い く 計 画 で あ る 。さ ら に 、
従来の乳癌健診技術において、描出が困難とされている乳管内進展癌におい て も 、90%を 越 え る 感 度 で 乳 癌 を 捉 え る こ と が 可 能 で あ る こ と が 示 さ れた 4 - 5 。今 後 、X 線 マ ン モ グ ラ フ ィ に 対 す る 優 位 性 を 立 証 す る デ ー タ 蓄 積 を第一主要課題として進めるとともに、神戸大学をマイクロ波マンモグラフ
ィ研究開発の世界的な中核拠点として整備すると共に、様々な人種、年齢を対象に、世界中で臨床研究を勢力的に進め、乳癌による死亡率低減に貢献していきたい。

62

図１: マイクロ波マンモグラフィと X 線マンモグラフィの比較。

○ 電子デバイス- 高分解能電流経路映像化システムの開発
本研究では、電子デバイス外部に漏洩する磁場の空間分布の計測結果か
ら、逆問題を解析的に解き、電子デバイス内部の電流密度分布を映像化す
る 世 界 初 の 理 論 6-9を 核 と し た 、計 測 シ ス テ ム の 開 発 に 完 了 し た 。本 研 究 の推進においては、理論研究、画像再構成ソフトウェア、超高感度磁気計測のためのハードウェア開発、蓄電池メーカとの共同研究による社会実装まで 一 貫 し て 取 り 組 み 、 知 財 戦 略 に 基 づ き 商 品 化 を 達 成 し た (図 ２ )。
画像再構成ソフトウェア、ピコテスラ以下の磁場検出が可能な超高感度
磁 気 セ ン サ モ ジ ュ ー ル 、磁 気 セ ン サ 走 査 機 構 を 統 合 し 、高 分 解 能 -電 流 経 路
映像化システムの開発を行い、商用機を完成させた。商用機では、これらのハードウェアの制御を実施する制御ソフトウェア、得られた磁場の計測
結果から蓄電池内の電流密度分布を再構成、映像化する再構成ソフトウェ
アを統合したグラフィカルユーザーインターフェースを備える。磁気セン
サ走査面と、蓄電池電極面の平行度の自動調整、蓄電池と磁気センサの距
離 調 整 な ど 、PC 自 動 制 御 に て 行 わ れ 、熟 練 し た 経 験 が な く と も 、使 用 す る
ことが可能である。さらに、蓄電池、電子デバイス等に電流を加える信号
発 生 器 、 充 放 電 装 置 を PC 制 御 し 、 蓄 電 池 の イ ン ピ ー ダ ン ス 特 性 を と る イ
ンピーダンスアナライザ、磁気センサの出力に含まれる特定周波数の信号を検波する位相検波装置、磁気センサに加わる力を観測することにより蓄電池の表面の形状を計測する走査型形状計測装置等も併せて、独自に開発
し 、高 分 解 能 -電 流 経 路 映 像 化 シ ス テ ム を 蓄 電 池 や 様 々 な 電 子 デ バ イ ス に 適
用 可 能 な ポ テ ン シ ャ ル を 持 つ 計 測 シ ス テ ム と し て 完 成 さ せ た 。 2016 年 度
末 に は 、受 託 分 析 メ ー カ が 導 入 、分 析 商 品 を 販 売 開 始 し 1 0 - 1 1 、多 く の ユ ー
ザーから好評を得ている。

63

図２: 商品化に成功した、世界初の電子デバイス- 高分解能電流経路映像化システム.

参考文献
1. 中川恵一, がん社会を診る－乳がん診断、日本人は難しく－, 日本経済新聞, 2016.
2. Tice, J. A.; Cummings, S. R.; Smith-Bindman, R.; Ichikawa, L.; Barlow, W. E.;
Kerlikowske, K., Using Clinical Factors and Mammographic Breast Density to
Estimate Breast Cancer Risk: Development and Validation of a New Predictive
Model. Annals of Internal Medicine, 148 (5), pp.337-347, 2008.
3. 木村建次郎, 木村憲明, リアルタイムマイクロ波マンモグラフィの研究開発, ICT イノ
ベーションフォーラム 2016 戦略的情報通信研究開発推進事業（SCOPE）, 幕張メッセ国際会議場, 2016.
4. 木村建次郎, 田村沙綾, 木村憲明, 山下祐司, 河野誠之, 田中優子, 三木万由子, 広利浩
一, 橋本知久, 佐久間俶子, 高尾信太郎, マイクロ波散乱場断層イメージングシステムの開発- 撮像速度の向上に関する検討, 第 24 回日本乳癌学会学術総会, 東京ビッグサイト,
2016.
5. 高尾信太郎, 松尾容子, 三木万由子, 田根香織, 広利浩一, 木村建次郎, 田村沙綾, 佐久
間俶子, 橋本知久, 田中優子, 河野誠之, 山下祐司, 木村憲明, マイクロ波マンモグラフィ
開発臨床試験―第二報―, 第 24 回日本乳癌学会学術総会, 東京ビッグサイト, 2016.
6. PCT/JP2012/002951, 木村建次郎, 分布解析装置.
7. PCT/JP2014/000743, 木村建次郎, 分布解析装置および分布解析方法.
8. PCT/JP2015/00134, 木村建次郎, 木村憲明, 導電率分布導出方法および導電率
分布導出装置.
9. PCT/JP2017/008710, 木村建次郎, 木村憲明, 計測装置および計測方法,.
10. 東芝ナノアナリシス株式会社, 磁場顕微鏡による電流経路の可視化, 2016.
11. 東芝ナノアナリシス株式会社, 磁場顕微鏡と３次元 X 線顕微鏡による非破壊解析,
2016.

64

４．論文・著書・特許出願リスト
1, 特許
・木村建次郎, 分布解析装置, 特願:2011-104143, 出願日:2011 年 5 月 9 日, PCT
出願番号:PCT/JP2012/002951, 国際出願日:2012 年 5 月 1 日, 日本 6035535(2016 年 11 月 11 日), 米国 US9568567 B2(2017/2/14), 欧州 審査請求中, 台湾 I463161(2014 年 12 月 1 日).
・木村建次郎, 分布解析装置および分布解析方法, 特願:2013-035177, 出願日:2013
年 2 月 25 日, PCT 出願番号:PCT/JP2014/000743, 国際出願日:2014 年 2 月 13日, 日本 審査請求中, 米国 審査請求中, 欧州 審査請求中, 中国 審査請求中, 台湾
I519796 (2016 年 2 月 1 日).
・木村建次郎, 木村憲明, 散乱トモグラフィ方法および散乱トモグラフィ装置, 特願:
2013-025043, 出願日:2013 年 2 月 12 日, PCT 出願番
号:PCT/JP2014/000722, 国際出願日:2014 年 2 月 12 日, 〇日本 登録日:国際公開, 〇米国 登録日:審査請求中, 〇欧州（登録）登録日:平成 28 年 11 月 23 日, 登録番号:EP2957925B1, GB,FR,DE,NL,IT,SE.
・木村建次郎, 木村憲明, 画像化方法および画像化装置, PCT 出願番
号:PCT/JP2016/078742, PCT 出願日:2016 年 9 月 28 日,(検査方法および検査装置, 特願 2015-192216, 2015 年 9 月 29 日).
・木村建次郎, 木村憲明, 観測方法および観測装置, PCT 出願番号：
PCT/JP2016/083867, PCT 出願日:2016 年 11 月 15 日, (導電率分布観測方法
および導電率分布観測装置, 特願 2015-224321, 出願日:2015 年 11 月 16 日).
・木村建次郎, 木村憲明, 計測装置および計測方法, 特願 2016-90128, 出願日:2016
年 4 月 28 日, 国際出願番号:PCT/JP2017/008710, 国際出願日:2017 年 3 月 6日.
2, 論文
・N. Satoh, K. Kobayashi, S. Watanabe, T. Fujii, K. Matsushige, H. Yamada“Optical and mechanical detection of near-field light by atomic force
microscopy using a piezoelectric cantilever”, Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 55,
08NB04 (2016).
・Kiminori Uchida, Kazuki Mita, Osamu Matsuoka, Takeharu Isaki, Kenjiro
Kimura, Hiroshi Onishi, “The structure of uniaxially stretched isotactic
polypropylene sheets: Imaging with frequency-modulation atomic force
microscopy”, Polymer, 82 巻, pp.349–355, 2016 年 1 月.
3, 著書
・木村建次郎, 電池用―高分解能電流経路映像化システムの開発, JST 先端計測要覧
2016 研究成果展開事業 先端計測分析技術・機器開発プログラム, P24, JST 先端計測， 2016 年 4 月発行.
・木村建次郎, 稲垣明里, 鈴木章吾, 松田聖樹, 美馬勇輝, 木村憲明, “磁場逆解析に基づ
くフォーカス処理を用いたサブサーフェス磁気イメージング”, 第30回最先端実装技
術・パッケージング展（2016マイクロエレクトロニクスショー）, アカデミックプラ
ザ,論文集 AP-05, 2016年.
・木村建次郎, “リアルタイムマイクロ波マンモグラフィの研究開発”, SCOPE 成果事
例集（132107008：神戸大木村建次郎）.
4, その他特記事項 - 学会発表等 –[学会発表]
・木村建次郎, 田村沙綾, 木村憲明, 山下祐司, 河野誠之，田中優子，三木万由子，広利
浩一, 橋本知久, 佐久間俶子, 高尾信太郎, “マイクロ波散乱場断層イメージングシステムの開発- 撮像速度の向上に関する検討 -”, 第 24 回日本乳癌学会学術総会, 東京ビッグサイト, 2016 年 6 月 17 日.

65

・河野誠之, 山下祐司, 田中優子, 田村沙綾, 木村建次郎, 木村憲明, 三木万由子, 高尾信
太郎, “マイクロ波散乱場断層イメージングシステムを用いて得られた画像と超音波エコー画像の比較検討”, 第 24 回日本乳癌学会学術総会, 東京ビッグサイト, 2016 年 6 月
17 日.
・田中優子, 木村建次郎, 田村沙綾, 山下祐司, 河野誠之, 高尾信太郎, 三木万由子, 木村
憲明, “マイクロ波散乱場断層メージングシステムによる乳腺良性病変の検討”, 第24 回日本乳癌学会学術総会, 東京ビッグサイト, 2016 年 6 月 17 日.
・高尾信太郎, 松尾容子, 三木万由子, 田根香織, 広利浩一, 木村建次郎, 田村沙綾, 佐久
間俶子, 橋本知久, 田中優子, 河野誠之, 山下祐司, 木村憲明, “マイクロ波マンモグラフ
ィ開発臨床試験―第二報―”, 第 24 回日本乳癌学会学術総会, 東京ビッグサイト,
2016 年 6 月 17 日.
・三木万由子, 木村建次郎, 田村沙綾, 高尾信太郎, 広利浩一, 橋本知久, 佐久間俶子, 山
下祐司, 河野誠之, 田中優子, 木村憲明, “マイクロ波散乱場断層イメージングシステムにおける乳癌組織画像に関する研究”, 第 24 回日本乳癌学会学術総会, 東京ビッグサイト,
2016 年 6 月 17 日.
・木村建次郎, 稲垣明里, 鈴木章吾, 松田聖樹, 美馬勇輝, 木村憲明, “磁場逆解析に基づ
くフォーカス処理を用いたサブサーフェス磁気イメージング”, 第 30 回最先端実装技
術・パッケージング展（2016 マイクロエレクトロニクスショー）アカデミックプラザ,
2016 年.
・木村建次郎, “サブサーフェスイメージング法の開発と乳癌、リチウムイオン蓄電池検査への応用”, イノベーション・ジャパン 2016, 東京ビッグサイト, 2016 年 8 月 26
日.
・池田新平, 薮本海, 佐藤宣夫, 美馬勇輝, 木村建次郎, “電流可視化装置による不導通欠陥部を有した模擬基板の観測”, 平成 28 年電気学会産業応用分門大会(JIASC2016),
群馬大学 荒牧キャンパス, 2016 年 8 月 30 日.
・鈴木章吾, 稲垣明里, 美馬勇輝, 木村憲明, 木村建次郎, “サブサーフェス磁気イメージ
ング法を用いたインダクタの電流経路映像化”, MES2016 エレクトロニクス実装学会 秋季大会 第 26 回マイクロエレクトロニクスシンポジウム, 中京大学 名古屋キャンパス,論文集,pp.367-370, 2016 年 9 月 9 日.
・木村建次郎, “高分解能電流経路映像化システムの開発と蓄電池非破壊検査への応用電池内部の電流経路を見る-”, 新型電池オープンラボ第 19 回講演会, 神奈川大学横浜キャンパス, 2016 年 9 月 28 日, 招待講演.
・木村建次郎, 木村憲明, “リアルタイムマイクロ波マンモグラフィの研究開発”, 総務
省 ICT イノベーションフォーラム 2016 【戦略的情報通信研究開発推進事業（SCOPE）】, 幕張メッセ, 2016 年 10 月 4 日, 招待講演.
・木村建次郎, “場の逆解析に基づくサブサーフェスイメージング法の開発と生体、リチ
ウムイオン蓄電池の非破壊検査への応用”, CEATEC JAPAN 2016 ベンチャー＆ユ
ニバーシティエリア, 幕張メッセ, 2016 年 10 月 7 日.
・稲垣明里, 松田聖樹, 美馬勇輝, 鈴木章吾, 木村憲明, 木村建次郎, “サブサーフェス磁気イメージング法を用いた平行平板型多層デバイスの電流経路映像化”, 可視化情報全国講演会 (日立 2016), 茨城大学日立キャンパス, 2016 年 10 月 8 日.
・木村建次郎, ”神戸大学 木村研究 G が開発する世界最先端の乳癌画像診断技術”, 平
成 28 年度 神戸医療産業都市・京コンピュータ 一般公開, 神戸大学, 2016 年 11 月
5 日.
・木村建次郎, 松田聖樹, 鈴木章吾, 稲垣明里, 美馬勇輝, 木村憲明, “蓄電池内の 3 次元
電流映像化に関する研究”, 第 57 回電池討論会 講演要旨集 pp.187, 幕張メッセ
国際会議場, 2016 年 11 月 30 日.
・稲垣明里, “最先端磁気映像化技術 -インフラ画像診断-”, 健康生き活き羅針盤リサー
チコンプレックス 第 1 回事業創出オープン・イノベーション＆ネットワーキング
KOBE×OSAKA, （OIH（大阪イノベーションハブ））, 2016 年 12 月 9 日.
・木村建次郎, “次世代乳癌スクリーニングのためのマイクロ波散乱場断層イメージングシステムの開発”, 医療法人社団 伍仁会 神戸アーバン乳腺クリニック開院 10 周年・66岡本乳腺クリニック新規開院祝賀会, ホテル ラ・スイート神戸ハーバーランド, 2017
年 1 月 28 日, 依頼公演（特別講演）.
・木村建次郎, 美馬勇輝, 木村憲明, “高分解能電流経路映像化システムの開発と蓄電池
非破壊検査への応用-電池内部の電流経路を診る-”nanotech2017, 東京ビックサイト,
2017 年 2 月 15 日―17 日.
・木村建次郎, “マイクロ波散乱場断層イメージングシステムの開発”, 国産医療機器創出促進基盤等整備事業 平成 28 年度 神戸医療機器創出イノベーションフォーラム, ホ
テルクラウンパレス神戸, 2017 年 3 月 3 日, 依頼公演.
・薮本海, 佐藤宜夫, 鈴木章吾, 松田聖樹, 稲垣明里, 美馬勇輝, 木村建次郎, 木村憲明
“コネクタ接触部における非破壊電流経路映像化に関する研究”, 第 31 回エレクトロニ
クス実装学会春季講演大会, 應義塾大学・矢上キャンパス（横浜市）, 2017 年 3 月 6日－8 日.
・木村 建次郎, “非破壊画像診断システムの最近の動向と鉄道応用の可能性”, 平成 29年 電気学会全国大会, 富山大学, 2017 年 3 月 15 日.
・木村建次郎, 稲垣明里, 山下祐司, 河野誠之, 三木万由子, 広利浩一, 橋本知久, 佐久間淑子, 高尾信太郎, 土井恭二, 木村憲明, “乳癌スクリーニングのためのマイクロ波散乱
場断層イメージングシステムの開発”, 第 64 回応用物理学会春季学術講演会, パシフィ
コ横浜, 2017 年 3 月 17 日.
・木村建次郎, 高分解能電流経路映像化システムの開発と蓄電池非破壊検査への応用-電池内部の電流経路を診る-, 株式会社日産アーク, 2017 年 3 月 23 日.
・木村建次郎, 国立研究開発法人日本医療研究開発機構 医療分野研究成果展開事業 先
端計測分析技術・機器開発プログラム 次世代乳癌スクリーニングのためのマイクロ波
散乱場断層イメージングシステムの開発 プロジェクト会議, 神戸大学医学部, 2017 年
3 月 24 日.
・木村建次郎, 高分解能電流経路映像化システムの開発と蓄電池非破壊検査への応用-電池内部の電流経路を診る-, 乳癌スクリーニングのためのマイクロ波散乱場断層イメージ
ングシステムの開発, 溶液中での高分解能 FM-AFM イメージングおよび水和構造計測,
神戸大学の紹介, 木村研紹介, 旭化成株式会社, 2017 年 3 月 27 日.
・木村建次郎, 村田製作所, 2017 年 4 月 5 日, 依頼公演.
[展示会出展]・レーザーEXPO 2016, パシフィコ横浜, 2016 年 5 月 18 日－20 日.
・JPCA Show 2016, 第 30 回最先端実装技術・パッケージング展（2016 マイクロエレクトロニクスショー）アカデミックプラザ, 東京ビッグサイト, 2016 年 6 月 1 日－3 日.
・イノベーション・ジャパン 2016, 東京ビッグサイト, 2016 年 8 月 25 日－26 日.
・JASIS 2016, 幕張メッセ, 2016 年 9 月 7 日―9 日.
・CEATEC JAPAN 2016, 幕張メッセ, 2016 年 10 月 6 日―7 日.
・第 57 回電池討論会, 幕張メッセ, 2016 年 11 月 29 日－12 月 1 日.
・SEMICON JAPAN 2016, 東京ビッグサイト, 2016 年 12 月 14 日―12 月 16
日.
・nanotech2017, 東京ビッグサイト, 2017 年 2 月 15 日―17 日.

67平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 マルチスケール計算生物学研究プロジェクト研究代表者 部局・専攻・氏名 科学技術イノベーション研究科・近藤昭彦
外 部 資 金

科学研究費補助金 12,300 千円， 受託研究経費 412,668 千円

獲 得 実 績奨学寄附金

特許出願件数

0 件，

E

A

E

4,000 千円， 共同研究経費
論文発表件数

17 件，

1,800 千円

著書数

0件

役

分

２．構成員とその役割分担
氏

名

部局・専攻

割

担

天能 精一郎科学技術イノベーション研究科

研究統括

石井

純

科学技術イノベーション研究科

検証統括

荒木 通啓

科学技術イノベーション研究科

解析統括

蓮沼 誠久

科学技術イノベーション研究科

分析統括

内田 和久

科学技術イノベーション研究科

製造プロセス

李 仁義

科学技術イノベーション研究科

製造プロセス

森 ゆうこ

科学技術イノベーション研究科

製造プロセス

許 漢修

科学技術イノベーション研究科

細胞実験

小野 史恵

科学技術イノベーション研究科

バイオインフォマティクス解析村田 昌浩

科学技術イノベーション研究科

機械学習

望月 正雄

科学技術イノベーション研究科

データ解析

河野 愛子

科学技術イノベーション研究科

分析実験

68

３．研究成果の概要等について○ 分子・細胞スケール解析：次世代バイオ医薬品製造技術研究プロジェクト
次世代バイオ医薬である抗体医薬の実用化に向けて、Chinese Hamster Ovary (CHO) 細胞を用いたバイオ医薬の大量生産技術の開発に着手した。前年度までに、CHO-K1 細胞培養における時系列のオミクスデータ取得に向けて、糖・アミノ酸・エネルギー代謝を中心に LC-MS/MS 測定ならびに MiSeq を利用した網羅的な遺伝子発現（RNA-seq）測定を行った。得られた測定データを利用して、代謝物・遺伝子間の相関解析を行うことで、細胞増殖に関わる代謝物・遺伝子と互いの相関について同定を行った。また、得られた結果を代謝パスウェイ上に視覚化するツールを開発することで、トランスクリプトーム・メタボロームの統合解析システムを構築した。こうした相関解析をもとにしたシステム解析技術の開発により、増殖に関与する指標の同定ならびに遺伝子・代謝物の相関を明らかにした。本年度は、当該解析システムの抗体生産細胞への展開に向けて、すでに医薬品として認定されている 3 種の抗体医薬品の生産細胞を開発し、抗体生産に資する指標の同定ならびに遺伝子・代謝物の相関を明らかにするための解析をスタートしている。こうしたアプローチは分子・細胞のマルチスケール解析を可能にし、新たな作業仮説を産み出していく上で意義あるものと考えられる。
○ 分子・細胞スケール解析：高機能遺伝子デザイン技術研究プロジェクト
物質生産を目的として、生産宿主のマルチスケール設計・構築・測定・（学習）のゲノムデザインサイクル（GDC）の実施を支援するプロトタイプシステムとして、前年度までに GDC バラックモデル（GDC BM）を開発した。本年度は、GDC BM をもとにプラットフォーム（PF）開発を行い、GDC 方法論のうち特に代謝設計から（異種）代謝経路の導入、代謝ゲノムスケールモデルの構築、フラックスバランス解析（FBA）から代謝経路視覚化・
ノックアウトモデル構築に至るプロセスを中心に検討することで、実用的なツール開発まで実施した。検証対象としては、Isobutanol（大腸菌）、Astaxanthin（出芽酵母）生産をモデルとして設定し、GDC PF 構築と実験検証を並行して行った。GDC PF では、想定される必要ツール群を予め準備しておき、各検証対象に応じてプロジェクト管理者が１プ
ロジェクトとしてツール群を選択・管理することで、１ユーザに対して検証プロトコール
として提供していく仕様とした。
Isobutanol（大腸菌）では、M-path による代謝設計・代謝ゲノムスケールモデルの構
築（SBML 変換）による代謝経路の導入、フラックスバランス解析（FBA）からノックアウ
トモデル構築に至るプロセスの実験検証を逐次的に実施することで、GDC PF の妥当性について評価した。その結果、Isobutanol（大腸菌）生産について新たな最適化経路について提示できたと同時に、目的に近い生産量の株構築を短期間で実現した。一方で、代謝経路導入・ノックアウトの際の遺伝子・制御因子選択による代謝経路最適化並びに、測定データの規格化から学習に向けたプロセス開発についても今後の検討課題として挙がった。Astaxanthin（出芽酵母）については、引き続き GDC プラットフォームの評価のために実施中である。

69

○ 分子・細胞スケール解析：NEDO プロジェクト
新規情報解析技術を開発することにより、微生物が持つ物質生産能力を人工的 に 最 大 限 引 き 出 し た 細 胞 を 短 期 間 で 構 築 し 、従 来 法 の 生 産 性 の 凌 駕 、ま た は 生
産が難しい有用物質の創製を目指す。そのために必要となる基盤技術を開発するとともに、特定の生産物質における実用化技術を開発する。
具 体 的 に は 、 わ が 国 の 独 自 技 術 で あ る 長 鎖 DNA 合 成 技 術 を 超 高 速 化 す る こ とで 、高 度 の 多 様 性 を 有 す る 微 生 物 を 短 時 間 で 構 築 す る 技 術 を 開 発 す る と と も に 、
情報解析に必要な生産性データおよびオーミクスデータを高精度かつ高スルー
プ ッ ト で 取 得 す る 分 析・評 価 技 術 、す な わ ち「 ハ イ ス ル ー プ ッ ト 合 成・分 析・評
価 技 術 」を 開 発 す る 。次 に 、取 得 し た デ ー タ を 基 に 、有 用 物 質 の 生 産 性 を 画 期 的に 高 め 、従 来 と 比 較 し て 圧 倒 的 に 現 実 性 を 高 め た 代 謝 モ デ ル 、遺 伝 子 発 現 制 御 モ
デ ル 、統 合 モ デ ル（ こ れ ら を 生 産 細 胞 モ デ ル と 称 す る ）を 構 築 し 、生 産 細 胞 モ デルを具現化する遺伝子配列を設計するシステム、「 遺 伝 子 配 列 設 計 シ ス テ ム 」を開発する。
本 シ ス テ ム は 、出 芽 酵 母 や 大 腸 菌 等 の 汎 用 宿 主 だ け で な く 、産 業 用 微 生 物 に も適用性を拡げ、民間企業が標的とする特定の生産物質で有効性を検証するととも に 実 用 化 技 術 を 開 発 す る 。さ ら に は 、基 盤 技 術 を 集 約 し た フ ァ ウ ン ド リ ー（ バイ オ フ ァ ウ ン ド リ ー ）を 構 築 し 、微 生 物 物 質 生 産 に お け る 新 規 産 業 形 態 の 創 出 を目指す。
本 年 度 は 、長 鎖 DNA 合 成 技 術 を 超 高 速 化 、ハ イ ス ル ー プ ッ ト 合 成・分 析・評 価
技 術 、遺 伝 子 配 列 設 計 シ ス テ ム の 開 発 に 必 要 と さ れ る 要 素・基 盤 技 術 の 開 発 を実
施した。

70

４．論文・著書・特許出願リスト[論文]
1) A Systematic Approach to Time-series Metabolite Profiling and RNA-seq Analysis of Chinese
Hamster Ovary Cell Culture
Hsu, H. H., Araki, M., Mochizuki, M., Hori, Y., Murata, M., Kahar, P., Yoshida, T., Hasunuma, T.,
Kondo, A.
Scientific Reports, 7, 43518, (2017)2) Application of LC-MS/MS analysis for time-lapse amino acid metabolomics analysis in CHO cell
cultureHsu, H. .H., Hasunuma, T., Araki, M., Yoshida, T., Hori, Y., Murata, M., Kondo, A.
Shimadzu Journal, 5 (1), 17-21, (2017)
3) Targeted nucleotide editing using hybrid prokaryotic and vertebrate adaptive immune systems
Nishida, K., Arazoe, T., Yachie, N., Banno, S., Kakimoto, M., Tabata, M., Mochizuki, M., Miyabe,A., Araki, M., Hara, K.Y., Shimatani, Z., Kondo, A.
Science, 353(6305), aaf8729, (2016)
4) Inverse metabolic engineering based on transient acclimation of yeast improves acidcontaining
xylose fermentation and tolerance to formic and acetic acids
Hasunuma, T., Sakamoto, T., Kondo, A.
Applied Microbiology and Biotechnology, 100(2), 1027-1038 (2016)5) Disruption of PHO13 improves ethanol production via the xylose isomerase pathway
Bamba, T., Hasunuma, T., Kondo, A.
AMB Express, 6(1), 4, (2016)6) Genetic engineering and metabolite profiling for overproduction of polyhydroxybutyrate incyanobacteria
Hondo, S., Osanai, T., Matsuda, M., Hasunuma, T., Nakahira, Y., Chonan, S., Hasegawa, M.,
Asayama, M.
Journal of Bioscience and Bioengineering, 120(5), 510-517, (2016)7) Overexpressing enzymes of the Ehrlich pathway and deleting genes of the competing pathway in
Saccharomyces cerevisiae for increasing 2- phenylethanol production from glucose
Shen, L., Nishimura, Y., Matsuda, F., Ishii, J., Kondo, A.
Journal of Bioscience and Bioengineering, 122(1), 34-39, (2016)8) Identification of a novel hedycaryol synthase gene isolated from Camellia brevistyla flowers
andfloral scent of Camellia cultivars
Hattan, J., Shindo, K., Ito, T., Shibuya, Y., Watanabe, A., Tagaki, C., Ohno, F., Sasaki, T., Ishii, J.,
Kondo, A., Misawa, N.
Planta, 243(4), 959-972, (2016)9) Current techniques for studying oligomer formations of G-protein-coupled receptors using
mammalian and yeast cells(Review)

Nakamura, Y., Ishii, J., Kondo, A.

71Current Medicinal Chemistry, 23(16), 1638-1656, (2016)10) Recent advances in yeast cell-surface display technologies for waste biorefineries
Liu, Z., Ho, S. H., Hasunuma, T., Chang, J. S., Ren, N., Kondo, A.
Bioresource Technology, 215,324-333, (2016)11) Engineering strategies coupled with mixotrophic cultivation for improving carbohydrate
production of Chlorella sorokiniana NIES-2168
Wang, Y., Chiu, S. Y., Ho, H. S., Liu, Z., Hasunuma, T., Chang, T. T., Chang, F. K., Ren, Q. N.,
Kondo, A.
Biotechnology Journal, 11(8), 1072-7081, (2016)12) Continuous crossbreeding of sake yeasts using growth selection systems for a-type and α-type
cells
Fukuda, N., Kaishima, M., Ishii, J., Kondo, A., Honda, S.
AMB Express, 6, 45, (2016)13) Dual-color reporter switching system to discern dimer formations of G-protein-coupled receptors
using Cre/loxP site-specific recombination in yeast
Nakamura, Y., Hashimoto, T., Ishii, J., Kondo, A.
Biotechnology and Bioengineering, 113(10), 2178-2190, (2016)14) Metabolomics-based analysis revealing the alteration of primary carbon metabolism by thegenetic manipulation of a hydrogenase HoxH in Synechocystis sp.PCC 6803
Iijima, H., Shirai, T., Okamoto, M., Pinto, F., Tamagnini, P., Hasunuma, T., Kondo, A., Hirata, Y.,
M., Osanai, T.
Algal Research, 18, 305-313, (2016)15) Expression of varied GFPs in Saccharomyces cerevisiae: codon optimization yields stronger than
expected expression and fluorescence intensity
Kaishima, M., Ishii, J., Matsuno, T., Fukuda, N., Kondo, A.
Scientific Reports, 6, 35932, (2016)16) Moderate heat stress stimulates repair of photosystem II during photoinhibition in Synechocystis
sp. PCC 6803
Ueno, M., Sae-Tang, P., Kusama, Y., Hihara, Y., Matsuda, M., Hasunuma, T., Nishiyama, Y.
Moderate heat stress stimulates repair of photosystem II during photoinhibition in Synechocystis
sp. PCC 6803
Plant and Cell Physiology, 57(11), 2417-2426, (2016)17) Succinate and lactate production from Euglena gracilis during dark, anaerobic conditions
Tomita, Y., Yoshioka, K., Iijima, H., Nakashima, A., Iwata, O., Suzuki, K., Hasunuma, T., Kondo,A., Yokota, M., Osanai, T.
Frontiers in Microbiology, 7, 2050, (2016)72

平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 ３次元可視化システムを活用した文理融合研究プロジェクト研究代表者 部局・専攻・氏名 システム情報学研究科・システム科学専攻・的場 修
外 部 資 金

科学研究費補助金 17,888 千円， 受託研究経費

獲 得 実 績

奨学寄附金

E

A

E

特許出願件数 1 件，

2,194 千円

7,220 千円， 共同研究経費 4,540 千円
論文発表件数 20 件，

著書数

14 件

２．構成員とその役割分担
氏

名

部局・専攻

役

割

分

担

的場

修

システム情報学研究科・シス 高臨場感３次元ディスプレイ
テム科学専攻の開発

喜多伸一

人文学研究科・社会動態専攻 視覚障害者移動支援システム
の開発

伊藤

真之

人間発達環境学研究科・人間 仮想現実を用いた宇宙教育
環境学専攻

井料

隆雅

工学研究科・市民工学専攻

仮想空間内での交通行動実験
への活用

高橋

裕

医学研究科･医学

臨床および基礎医学応用田浦俊春

先端融合研究環「デザイン学」のための思考プロセスの可視化山田香織

先端融合研究環「デザイン学」のための思考プロセスの可視化榎並直子

先端融合研究環

画像認識73

３．研究成果の概要等について

高臨場感３次元ディスプレイの開発（的場）神 戸 大 学 で は ス テ レ オ 式 の 立 体 デ ィ ス プ レ イ 装 置 で あ る π-CAVE を 有 し て い るが，ステレオ式での立体視覚として輻輳と調節の不一致により人の３次元視覚に完全に満足していない問題点がある。理想的な３次元ディスプレイ技術の一つ に ホ ロ グ ラ フ ィ が あ り ，そ の 大 画 面 化 及 び 広 視 域 化 に 取 組 ん で い る 。本 年 は 高
速２値位相変調型空間光変調素子を用いて３次元ディスプレイシステムを構築する研究に取り組んだ。２値位相分布の最適化による 3 次元ディスプレイシス
テ ム の 画 質 改 善 ，色 再 現 性 向 上 に つ い て 良 好 な 結 果 を 得 た 。ま た ，３ 次 元 バ イ オ
セ ン シ ン グ・イ メ ー ジ ン グ 技 術 の 開 発 を 行 な っ て い る 。本 年 は 瞬 時 蛍 光 ３ 次 元 イ
メージングを可能にする回折格子付２重焦点レンズによる共通光路型オフアク
シ ス イ ン コ ヒ ー レ ン ト デ ィ ジ タ ル ホ ロ グ ラ フ ィ ー 法を 提 案 し ， LED を 用 い た 原
理確認実験を行なった。
視覚障害者移動支援システムの開発（喜多・榎並）
3 次 元 可 視 化 シ ス テ ム を 用 い て ，人 が 歩 行 中 に 外 界 を 知 覚 す る 精 度 を 計 測 し た 。
平 成 27 年 度 に 行 っ た ，歩 行 中 の 健 常 者 の 足 も と に 文 字 を 提 示 し て 文 字 種 類 を 回
答 し て も ら う 実 験 か ら 得 ら れ た 知 見 に 基 づ き， 28 年 度 は 視 野 狭 窄 症 状 を 有 す る
視覚障害者の協力を得て足もと知覚の実験を行った。視覚障害者にとって歩行中の足もと知覚はきわめて重要であるにもかかわらず，実際の計測例はほとん
ど な い 。そ れ ゆ え 28 年 度 は 視 覚 障 害 の 種 類 を 網 膜 色 素 変 性 症 に 限 定 し て 対 象 を
単 純 化 し ，計 測 方 法 の 開 発 に 専 念 し た 。実 験 で は，網 膜 色 素 変 性 症 に よ る 視 野 狭窄症状を有する 2 名の視覚障害者に対し，直立時と歩行時に足もとに文字の映像 を 提 示 し ，文 字 種 類 を 回 答 し て も ら い，回 答 の 正 答 率 が ，映 像 が 提 示 さ れ る 位
置の網膜上の偏心度で定まることがわかった。実験結果は電子情報通信学会とMIRU で 発 表 し た 。 次 年 度 で は 網 膜 色 素 変 性 症 に 加 え ， そ れ 以 外 の 疾 病 を 有 す
る患者の協力を得た実験を遂行する。
「 歩 き ス マ ホ 」に 対 す る 実 験 をそれとともに 3 次元可視化システムを用いて，行 っ た 。歩 行 中 の ス マ ー ト フ ォ ン の 閲 覧・操 作 は 危 険 性 を と も な い，大 き な 社 会
問 題 に な っ て い る 。し か し「 歩 き ス マ ホ 」が 人 間 の 外 界 認 知 を ど の 程 度 損 な う かに つ い て の 実 証 的 デ ー タ は 不 足 し て い る 。そ れ ゆ え わ れ わ れ は ，シ ス テ ム 内 で 歩
き ス マ ホ を 実 際 に 行 わ せ ，そ の と き の 外 界 知 覚 の 精 度 を 計 測 し ，二 重 課 題 遂 行 時の 認 知 の 劣 化 を 検 討 し た 。実 験 結 果 は ，外 界 認 知 の 課 題 が 難 し い と き に は「 歩 きス マ ホ 」が ネ ガ テ ィ ブ に 作 用 す る こ と を 示 し て お り，歩 行 中 の ス マ ー ト フ ォ ン 使
用 が 外 界 認 知 の 能 力 を 損 な う こ と が 示 さ れ た 。し か し ，歩 き ス マ ホ を ふ だ ん か ら
行 う 人 と ，ま っ た く 行 わ な い 人 の 間 の 差 は 直 接 に は 認 め ら れ て い な い の で，こ のことは今後も検討すべき課題である。
こ れ ら の 実 験 結 果 は ，学 会 で 発 表 す る と と も に ，神 戸 市 の 有 識 者 会 議 で も 発 表
し ，社 会 貢 献 の た め の ア ウ ト リ ー チ 活 動 を 行 っ た 。神 戸 市 が 主 催 し 神 戸 大 学 品 田74

副 学 長 が 座 長 を 務 め る「 ス マ ー ト フ ォ ン の 進 化 」を テ ー マ と し た 有 識 者 会 議 に お
い て ， 講 演 し ， 28 年 度 末 に 報 告 書 を 作 成 し た 。
仮想現実を用いた宇宙教育（伊藤）2016 年に急速に社会への普及が進んだ 3 次元仮想現実（3D VR）システムを利用した宇宙教育プログラムの検討と試行実験を行った。教育プログラムは，国立天文台４次元デジタ
ル宇宙（4D2U）プロジェクトにより開発された”Mitaka”の VR 版（Mitaka for VR）を利用した。ヘッド・マウント・ディスプレイを装着して，3 次元仮想宇宙を自由に移動できる「宇宙空間モード」により，宇宙の観察・探査を行う。今回のプログラムでは，学習者が 3 名のチームをつくり，各人がそれぞれ役割をもって太陽系天体の観察・探査を行い，終了後にディスカッションを行って結果をまとめる。実験は神戸大学附属中等教育学校
において，3 年次（中学 3 年生に相当）の生徒を対象に実施した。実験にあたっては，国立天文台の研究者および附属学校教員の協力を得た。終了後に，被験者である生徒，および実験に協力した附属学校教員，Mitaka の開発者へのインタビューを行い，評価の参考とした。試行実験により，Mitaka for VR と 3D VR システムを利用したプログラムの技術的課題が明らかになるとともに，教育効果などについて予備的評価を行った。
仮想空間内での交通行動実験への活用（井料）
交通事故のような危険性が想定される状況を想定した実験をバーチャルリアリ
テ ィ（ Ｖ Ｒ ）シ ス テ ム 上 で 実 施 す る と き に ，Ｖ Ｒ 内 で は 直 接 は 再 現 さ れ な い 危 険性を金銭等のインセンティブ付与で代替するときに，どのような方法が適して
い る か を 調 べ る 実 験 を 実 施 し た 。ま た ，ヘ ッ ド マ ウ ン ト デ ィ ス プ レ イ 型 の Ｖ Ｒ 装
置 と π -CAVE に よ る 実 験 に お け る 実 験 参 加 者 の 没 入 感 の 差 異 も 主 観 的 ア ン ケ ー
ト を 基 に 検 討 し た 。本 研 究 は 科 学 研 究 費 補 助 金（ 挑 戦 的 萌 芽 研 究 ，H28-H29）の支援を受け，喜多伸一教授および経済経営研究所の下村研一教授を研究分担者として実施している。
臨床および基礎医学応用（高橋）
３次元可視化システムを臨床および基礎医学研究に応用することを目的としている。臨
床研究においては，申請者の専門領域である内分泌疾患の画像を３次元可視化システム
を用いて解析を行い，手術シミュレーション，患者への説明，病態の理解に役立てる。基
礎研究においては，疾患特異的 iPS 細胞から誘導した臓器(下垂体など)の３次元画像を作成し，細胞分化，組織構築機序を明らかにする。胃癌の下垂体転移をきたした症例の CT
画像を３次元可視化システムによって 3D 画像を作成した。腫瘍の悪性に特徴的な形質をより鮮明に描出すると共に，転移病変の臓器破壊の状態を詳細に解析（図 1）することができた。
今後の方向性としては，さらに適切な症例があれば CT 画像を３次元可視化システムによって 3D 画像を作成する。
また現在進めている疾患特異的 iPS 細胞から誘導した臓器(下垂体など)の３次元画像を作成する。疾患による分化への影響を２次元の免疫染色(図 2)
よりも 3D を用いることにより 3D 情報の特質を元にその機序をより詳細に明らかにする。

75

図 1， CT よ り 作 成 し た 3D 画 像

図 2， ヒ ト iPS 細 胞 よ り 作 成 し た ACTH 分 泌 細 胞 (赤 )「デザイン学」のための思考プロセスの可視化（田浦・山田）
継 続 し て 新 規 性 の あ る 製 品 を 創 り 出 す た め に は ，設 計 初 期 の 構 想 段 階 を「 ひ ら めき 」と し て で は な く ，体 系 化 し 支 援 す る こ と が 必 要 で あ る。製 品 を と り ま く 状 況をヴァーチャルリアリティにより可視化し仮想体験することで，設計者によって 意 図 さ れ て い な い 機 能（ 潜 在 機 能 ）を 推 定 す る こ と を 試 み た 。製 品 と 製 品 が 使用 さ れ る 状 況 と の「 関 連 の 強 さ 」に 着 目 し ，複 数 の 場 で 潜 在 機 能 を 推 定 さ せ る 実
験 を 行 っ た 結 果 ，製 品 と の 関 連 が 強 く も 弱 く も な い と 感 じ る 状 況 に お い て ，実 用
的 で あ り か つ 独 創 性 の 高 い 潜 在 機 能 が 推 論 さ れ る こ と が 分 か っ た。

76

４．論文・著書・特許出願リスト[論文]
論 文 名 ： Temporal-spatial characteristics of optical power ratio distribution for
extracting absorber in scattering medium
著者名：Toshihiko Yamaoki, Mingxue Ma, Kouichi Nitta, Osamu Matoba
掲載誌，巻，ページ：International Journal of Applied Electromagnetics and Mechanics,
52, pp. 747-754, 2016
論文名：Hamiltonian-based ray-tracing method with triangular-mesh representation
for a large-scale cloaking device with an arbitrary shape
著者名：Tatsuo Tanaka and Osamu Matoba
掲載誌，巻，ページ：Applied Optics, 55, pp. 3456-3461, 2016
論文名：Improvement of image quality of 3D display by using optimized binary phasemodulation and intensity accumulation
著者名：Kazunobu Masuda, Yusuke Saita, Ryusuke Toritani, Peng Xia, Kouichi Nitta,
and Osamu Matoba
掲載誌，巻，ページ：Journal of Display Technology, 12, pp. 472-477, 2016
論文名：位相変調型 1 次元空間光変調素子による３次元像の画質向上
著者名：鳥谷隆輔，夏鵬，仁田功一，的場修
掲載誌，巻，ページ：レーザー研究, 44 巻, pp. 444-448, 2016 年
論 文 名 ： Experimental Verification of Reconstructed Absorbers Embedded in
Scattering Media by Optical Power Ratio Distribution
著者名：Toshihiko Yamaoki, Hiroaki Hamada, Osamu Matoba
掲載誌，巻，ページ：Applied Optics, 55 巻, pp. 6874-6879, 2016
論文名：High dynamic range digital holography and its demonstration by off-axis
configuration
著 者 名 ： Ryosuke Yonesaka, Yonghee Lee, Peng Xia, Tatuki Tahara, Yasuhiro
Awatsuji, Kenzo Nishio, and Osamu Matoba
掲載誌，巻，ページ：IEEE Transactions on Industrial Informatics, 12, pp.1658-1663,
2016
論文名：Single-shot incoherent digital holography using a dual-focusing lens withdiffraction gratings
著者名：Xiangyu Quan, Osamu Matoba, Yasuhiro Awatsuji
掲載誌，巻，ページ：Optics Letters, 42, pp. 383-386, 201777

論文名：Three-dimensional motion-picture imaging of dynamic object by parallelphase-shifting digital holographic microscopy using an inverted magnification opticalsystem
著者名：Takahito Fukuda, Masato Shinomura, Peng Xia, Yasuhiro Awatsuji, Kenzo
Nishio, and Osamu Matoba
掲載誌，巻，ページ：Optical Review, 24, pp. 206–211, 2017
論文名：Haptic search in divided areas: optimizing the number of divisions
著者名：Kaga, H., Kawaguchi, C., Mishina, M., Kita, S., & Watanabe, T.
掲載誌，巻，ページ：Japanese Psychological Research, 59(2), pp. 144-151, 2017
著者名：Yuko Ozasa, Kenji Iwata, Naoko Enami and Yutaka Satoh
論文名：Perceptual color classification based on lightning environment with hyperspectral data
掲載誌，巻，ページ：Proceedings of ACCV 2016 Workshop on Hyperspectral Image and Signal
Processing, pp. 361-373, 2016
論文名：The prevalence of renal cyst in acromegaly
著者名：Yamamoto M, Matsumoto R, Fukuoka H, Iguchi G, Takahashi M, Nishizawa H,
Suda K, Bando H, Takahashi Y.

掲載誌，巻，ページ：Internal Med. 55, pp. 1685-90, 2016
論文名：The influence of type 2 diabetes on serum GH and IGF-I levels in hospitalized
Japanese patients

著者名：Suda K, Matsumoto R, Fukuoka H, Iguchi G, Hirota Y, Nishizawa H, Bando H,
Yoshida K, Odake Y, Takahasi M, Sakaguchi K, Ogawa W, Takahashi Y

掲載誌，巻，ページ：Growth Hormone and IGF-I Research. 29, pp. 4-10, 2016
論 文 名 ： Genetic and clinical characteristics of Japanese patients with sporadic
somatotropinoma

著者名：Matsumoto R, Izawa M, Fukuoka H, Iguchi G, Odake Y, Yoshida K, Bando H,
Suda K, Nishizawa H, Takahashi M, Yamada S, Ogawa W, Takahashi Y.

掲載誌，巻，ページ：Endocrine J. 63, pp. 953-963, 2016
論文名：IGF-I induces senescence of hepatic stellate cells and limits fibrosis in a p53dependent manner.

著者名：Nishizawa H, Iguchi G, Fukuoka H, Takahashi M, Suda K, Bando H, Matsumoto
R, Yoshida K, Odake Y, Ogawa W, Takahashi Y
掲載誌，巻，ページ：Sci Rep. 6, p. 34605, 201678

論文名：Hypothalamic-pituitary germinoma presenting as generalized hypohidorosis
著者名：Fukunaga A, Tajima S, Sasayama T, Tanaka K, Takahashi Y, Nishigori C
掲載誌，巻，ページ：Eur J Dermotol 2017 (epub ahead of print) doi:10.1684/ejd.2017.2975
論 文 名 ： A novel thymoma-associated autoimmune disease: Anti-PIT-1 antibody
syndrome.

著者名：Bando H, Iguchi G, Okimura Y, Odake Y, Yoshida K, Matsumoto R, Suda K,
Nishizawa H, Fukuoka H, Mokubo A, Tojo K, Maniwa Y, Ogawa W, Takahashi Y

掲載誌，巻，ページ：Sci Rep. 7, p. 43060, 2017
論文名：内分泌性高血圧 先端巨大症における高血圧と心血管リスク
著者名：高橋 裕
掲載誌，巻，ページ：最新医学 71, 5, pp. 63-66, 2016
論文名：老化に伴う内分泌系の変化と栄養･代謝
著者名：高橋 裕
掲載誌，巻，ページ：基礎老化研究, 40, pp. 31-36, 2016
論文名：内分泌疾患におけるアンメットメディカルニーズ 下垂体前葉疾患
著者名：高橋 裕
掲載誌，巻，ページ：ホルモンと臨床, 62, pp. 3-8，2016
論文名：INFERENCE OF LATENT FUNCTIONS IN VIRTUAL FIELD
著者名：Shoki Fujii, Kaori Yamada, Toshiharu Taura
掲載誌，巻，ページ： Proc. of the 4th International Conference on Design Creativity，2016【著書】
著

書：Frontiers in Hormone Research; Endocrine Immunology; A novel clinicalentity of autoimmune endocrinopathy: Anti-PIT-1 antibody syndrome（共著）
著者名：Iguchi G, Bando H, Takahashi Y
巻，ページ：48, 76-83,
発行所，発行年：Karger, 2017著

書： Teromere A complex end of a chromosome; Telomeres and cellular sensecncein metabolic and endocrine disease（共著）
著者名：Matsumoto R, Takahashi Y
巻，ページ： Chapter 7, pp.143-162
発行所，発行年： InTech, 2016著

書：糖尿病 医師・医療スタッフのための臨床総合誌 別冊プラクティス「糖尿病検査79マニュアル」成長ホルモン関連(GH･IGF-I) （分担）著者名：高橋 裕
巻，ページ：pp. 174-176
発行所，発行年：医歯薬出版株式会社 2016著

書：内分泌代謝専門医ガイドブック 視床下部下垂体ホルモンの基礎知識（分担）著者名：高橋 裕
巻，ページ： pp. 100-102
発行所，発行年：診断と治療社，2016
著

書：内分泌代謝専門医ガイドブック 原因不明の中枢性甲状腺機能低下症を見たら「抗 PIT-1 抗体症候群」の鑑別を（分担）著者名：高橋 裕
巻，ページ：p. 289
発行所，発行年：診断と治療社，2016
著

書：今日の治療指針 2017 年度版 成長ホルモン分泌不全症（分担）著者名：高橋 裕
巻，ページ：p. 753
発行所，発行年：医学書籍社, 2016著

書：内分泌検査マニュアル第 4 版 下垂体卒中（分担）著者名：高橋 裕
巻，ページ：pp. 232-235
発行所，発行年：日本医事新報社，2016著

書：下垂体診療マニュアル 下垂体腫瘍の成因（分担，共著）

著者名：福岡秀規，高橋 裕
巻，ページ：61-64
発行所，発行年：診断と治療社，2016著

書：下垂体診療マニュアル 下垂体疾患の QOL 評価（分担，共著）

著者名：福岡秀規，高橋 裕
巻，ページ：pp. 99-101
発行所，発行年：診断と治療社，2016著

書：下垂体診療マニュアル 下垂体腫瘍における新規薬物療法の展望（分担，共著）

著者名：福岡秀規，高橋 裕
巻，ページ：pp. 270-271
発行所，発行年：診断と治療社，201680

著

書：下垂体診療マニュアル 遺伝性下垂体疾患（分担，共著）

著者名：井口元三，高橋 裕
巻，ページ：pp. 207-208
発行所，発行年：診断と治療社，2016著

書：下垂体診療マニュアル 下垂体機能検査の限界とピットフォール

著者名：高橋 裕（分担，共著）
巻，ページ：pp. 88-89
発行所，発行年：診断と治療社，2016著

書：下垂体診療マニュアル 下垂体ホルモン補充療法における新規薬物療法の展望

著者名：高橋 裕（分担）巻，ページ：p. 269
発行所，発行年：診断と治療社，2016著

書：下垂体診療マニュアル 成人 GH 分泌不全症における NAFLD/NASH（分担）著者名：高橋 裕
巻，ページ：pp. 264-265
発行所，発行年：診断と治療社，2016[特許]
発明等の名称：ディジタルホログラフィック顕微鏡
出願者：国立大学法人神戸大学
発明者：的場 修
出願日 ：平成２８年１０月１１日
出願番号：特願２０１６−２００４５７，81

平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 計算科学・計算機工学研究プロジェクト研究代表者 部局・専攻・氏名 システム情報学研究科・計算科学専攻・田中成典
外 部 資 金

科学研究費補助金 5670 千円， 受託研究経費 2000 千円

獲 得 実 績奨学寄附金

特許出願件数

件，

E

A

E

千円， 共同研究経費 3500 千円
論文発表件数 14 件，

著書数

部局・専攻

役

件

２．構成員とその役割分担
氏

名

割

分

担

田中成典

システム情報学研究科・計算 全体のとりまとめ、計算生物
科学専攻
学

臼井英之

システム情報学研究科・計算 計算宇宙科学
科学専攻

坪倉誠

システム情報学研究科・計算 計算流体力学
科学専攻

82

３．研究成果の概要等について(a) 非 一 様 荷 電 粒 子 （ 赤 点 ） 分 布 、 (b)親 及 び 子 ブ ロ ッ ク （ １ ブ ロ ッ ク は 10x10 グ リ ッ ド に
よ り 構 成 ）境 界 （ 白 線 ）、 (c)荷 電 粒 子 密 度 分 布 、 (d)マ ル チ グ リ ッ ド ポ ア ソ ン ソ ル バ ー に よ り
得られる電位分布

１．ブロック型適合格子細分化法フレームワークを用いた非一様格子空間用のポアソン方程式解法の開発
臼井らの研究グループでは、物理計算を行う既存の差分ベース汎用ブログラムを移植することで、適合格子細分化手法(Adaptive Mesh Refinement: AMR)導入や MPI を利用したプロセス
並列化を比較的簡単に行うことができる AMR フレームワークを開発した。本研究では、非一様格子空間で用いるマ ル チ グ リ ッ ド 法 を 用 い た ポ ア ソ ン ソ ル バ ー を AMR フ レ ー ム ワ
ークに実装し、その動作確認、結果の妥当性の評価を行った。上図に示すように、(a)荷 電 粒 子 を 非 一 様 に 分 布 さ せ た 場 合 、(b)密 度 の 高 い と こ ろ に 自 動 的 に 細 分 化 格 子を 持 つ 子 ブ ロ ッ ク が 生 成 さ れ 、(c)各 ブ ロ ッ ク 内 の 格 子 点 に 荷 電 粒 子 の 密 度 が 配 分 され る 。(d)こ の 電 荷 密 度 値 を 用 い て マ ル チ グ リ ッ ド ポ ア ソ ン ソ ル バ ー に よ り 各 格 子 点
における電位を求めることができた。誤差評価の結果、十分な精度を保つことを示すことができた。
今 後 、開 発 し た ポ ア ソ ン ソ ル バ ー を 用 い て 、非 一 様 格 子 空 間 で の プ ラ ズ マ 粒 子 静 電シミュレーションコードを作成する計画である。

83

２．生命の起源物質生成の第一原理シミュレーション
田中らの研究グループでは、原始地球でタンパク質や核酸などの生命分子がどのように形成されたかを探る大規模計算機シミュレーションを行っている。現在までの と こ ろ 、 約 40 億 年 前 の 大 量 の 隕 石 の 飛 来 が も た ら し た 衝 撃 波 の エ ネ ル ギ ー に よって酸化的小分子（水、窒素、二酸化炭素など）から還元的分子（アンモニア、メタンなど）やアミノ酸・核酸・糖などが生成されたとする仮説に基づき、第一原理
量子力学的動力学シミュレーションにより、隕石に含まれる鉄を触媒として、高温高圧下でアンモニアやカルボン酸の生成が確認され、仮説を裏付ける計算結果が得ら れ つ つ あ る 。下 図 に 、計 算 で 用 い ら れ た モ デ ル (a)と シ ミ ュ レ ー シ ョ ン で 観 察 さ れた 鉄 ク ラ ス タ ー 表 面 へ の 窒 素 の 吸 着 の 様 子 (b)-(d)を 示 す 。

３．フラグメント分子軌道（FMO）法による創薬シミュレーション
田中グループでは、昨年度より引き続き、「FMO 創薬コンソーシアム」の主要メンバーとして、産官学連携で、京などの HPCI インフラを活用し、インシリコ創薬の研究開発と基盤技術
プラットフォームの構築を進めた。

84

４．論文・著書・特許出願リスト[論文]
論文名：Numerical Analysis of Active Spacecraft Charging in the Geostationary Environment
著者名：K. Hoshi, T. Muranaka, H. Kojima, H. Yamakawa, H. Usui, I. Shinohara
掲載誌，巻，ページ：Journal of spacecraft and rochets,2016.
http://dx.doi.org/10.2514/1.A332700
論文名：Level-by-level artificial viscosity and visualization for MHD simulation with adaptive
mesh refinement
著者名：Tomoharu Hatori, Atsushi M. Ito, Masanori Nunami, Hideyuki Usui, and Hideaki Miura
掲載誌，巻，ページ：Journal of computational physics, volume 319, issue, pp. 231 – 241, 2016.
論文名：Particle-in-Cell Modeling of Spacecraft-plasma Interaction Effects on Double-probe
Electric Field Measurements
著者名：Y. Miyake, and H. Usui
掲載誌，巻，ページ：Radio Sci., December, 2016, DOI: 10.1002/2016RS006095.
論文名： Electron Dynamics in the Minimagnetosphere above a Lunar Magnetic Anomaly
著者名：Usui, H., Y. Miyake, T. Matsubara, M. Nishino, and J. Wang
掲載誌，巻，ページ：J. Geophys. Res.- space physics, 2017. DOI: 10.1002/2016JA022927.
論文名：Diffusion Monte Carlo Study on Temporal Evolution of Entropy and Free Energy in
Nonequilibrium Processes
著者名：S. Tanaka
掲載誌，巻，ページ：J. Chem. Phys. 144 (2016) 094103 (14 pages). DOI: 10.1063/1.4942861

論文名：Reduced Minimum Model for the Photosynthetic Induction Processes in Photosystem I
著者名：T. Matsuoka, S. Tanaka, and K. Ebina
掲 載 誌 ， 巻 ， ペ ー ジ ： J. Photochem. Photobiol. B: Biology 160 (2016) pp. 364-375.
doi:10.1016/j.jphotobiol.2016.04.009
論文名：Four-Electron Model for Singlet and Triplet Excitation Energy Transfers with Inclusionof Coherence Memory, Inelastic Tunneling and Nuclear Quantum Effects
著者名：Y. Suzuki, K. Ebina, and S. Tanaka
掲載誌，巻，ページ：Chem. Phys. 474 (2016) pp. 18-24. DOI: 10.1016/j.chemphys.2016.05.001

85論文名：Local Thermodynamics of the Water Molecules around Single- and Double-Stranded
DNA Studied by Grid Inhomogeneous Solvation Theory
著者名：M. Nakano, H. Tateishi-Karimata, S. Tanaka, F. Tama, O. Miyashita, S. Nakano, and N.
Sugimoto
掲載誌，巻，ページ：Chem. Phys. Lett. 660 (2016) pp. 250-255.
http://dx.doi.org/10.1016/j.cplett.2016.08.032
論文名：Meteorite Impact-Induced Rapid NH3 Production on Early Earth: Ab Initio Molecular
Dynamics Simulation
著者名：K. Shimamura, F. Shimojo, A. Nakano, and S. Tanaka
掲載誌，巻，ページ：Sci. Rep. 6 (2016) 38953 (10 pages). doi: 10.1038/srep38953
論文名：Correlational and Thermodynamic Properties of Finite-Temperature Electron Liquids inthe Hypernetted-Chain Approximation
著者名：S. Tanaka
掲載誌，巻，ページ：J. Chem. Phys. 145 (2016) 214104 (11 pages). doi: 10.1063/1.4969071
論文名：AutoDock-GIST: Incorporating Thermodynamics of Active-Site Water into Scoring
Function for Accurate Protein-Ligand Docking
著者名：S. Uehara and S. Tanaka
掲載誌，巻，ページ：Molecules 21 (2016) 1604 (21 pages). doi:10.3390/molecules21111604
論文名：An Effective Microscopic Index Associated with Cell Survival and DNA Lesions for
Estimating Radiation Risk
著者名： K. Yoshinari, S. Tanaka, and K. Ebina
掲載誌，巻，ページ：J. Environ. Health Sci. 3 (1) (2017) pp. 1- 5. DOI: 10.15436/23786841.17.1187
論文名：Improved Equation of State for Finite-Temperature Spin-Polarized Electron Liquids on
the Basis of Singwi-Tosi-Land-Sjolander Approximation
著者名：S. Tanaka
掲 載 誌 ， 巻 ， ペ ー ジ ： Contrib. Plasma Phys. 57 (2017) pp. 126-136. DOI:
10.1002/ctpp.201600096
論文名：Cosolvent-Based Molecular Dynamics for Ensemble Docking: Practical Method forGenerating Druggable Protein Conformations
著者名：S. Uehara and S. Tanaka
掲 載 誌 ， 巻 ， ペ ー ジ ： J. Chem. Inf. Model. 57 (2017) pp. 742-756.
http://dx.doi.org/10.1021/acs.jcim.6b00791

86平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要
研 究 プ ロ ジ ェ ク ト の 名 称 神経回路網シミュレーションモデル研究プロジェクト研究代表者 部局・専攻・氏名 システム情報学研究科・計算科学専攻・横川三津夫
外 部 資 金

科学研究費補助金 8,550 千円，

獲 得 実 績奨学寄附金

特許出願件数

0 件，

E

A

E

受託研究経費

0 千円

0 千円， 共同研究経費

1,000 千円

論文発表件数 5 件，

著書数 0 件

部局・専攻

役

２．構成員とその役割分担
氏

名割

横川 三津夫システム情報学研究科・計算 研究代表者
科学専攻・教授

大森 敏明

工学研究科・電気電子工学専 研究分担者
攻・准教授

Amitava
Majumdar

米国・カリフォルニア大学サ 研究参画者
ンディエゴ校・サンディエゴ
スーパーコンピュータセンタ
ー・部長

Subhashini
Siyagnanam

米国・カリフォルニア大学サ 研究参画者
ンディエゴ校・サンディエゴ
スーパーコンピュータセンタ
ー・スタッフ87分

担

３．研究成果の概要等について【研究の背景および目的】
本プロジェクトでは，スーパーコンピュータπ-computer を利用して，神経回路網の動きを神経生理学に基づいてモデル化した数理モデルによるシミュレーションを通して，
脳型情報処理システムの解明及び工学分野への適用可能性について追求することを目的としている．
このため，米国・カリフォルニア大学サンディエゴ校(UCSD)・サンディエゴ・スーパ
ーコンピュータセンター（SDSC）との連携により，イェール大学とデューク大学で開発が進められている神経回路網シミュレーション環境 NEURON をπ-computer 上に構築
し，NEURON 環境の実問題への適用可能性について評価する．また，このシステムに適合した数理モデルを構築し，脳型情報処理システムの機能と神経回路網の空間構造との間の連関を解明するとともに，医工学分野への適用可能性や，イメージングデータとして計測される神経活動データからの数理モデル抽出を実現するデータ駆動型のアプローチを探求することを目標とし，平成２８年度は，下記に示す３つのテーマに関する研究を行った．なお，本研究プロジェクトに関連して，科学研究費・国際共同研究加速基金（国際共同研究強化）に申請し，平成２８年度に採択されている．
【研究成果の概要】
１． スーパーコンピュータπ-computer における神経回路網シミュレーション環境
NEURON の構築
米国・サンディエゴ・スーパーコンピュータセンター（SDSC）との連携により，πcomputer に神経回路網シミュレーション環境 NEURON の構築を進めた．NEURON 環
境は，脳神経システムに関する実験と理論の融合的研究を行う上で重要視されているが，従来の枠組みは一般的なパーソナルコンピュータでの使用を前提としており，スーパーコンピュータでの環境構築には，NEURON 自体の改変を含む調整が必要となる．そこで，本研究では， SDSU のみならず NEURON の開発者との間の調整を行うことにより，スーパーコンピュータπ-computer への NEURON 環境を構築するためのソフトウ
ェア上の 改良を行い，π -computer におけ る NEURON 環 境の構築を実現し た．
NEURON における典型的な神経細胞の数理モデルのシミュレーションにより，πcomputer 上において，NEURON のシミュレーション環境の正常な作動を確認した．本研究により，スーパーコンピュータ上で NEURON 環境の構築されたことは，大規模神経ネットワークのシミュレーションの実現の上で，重要な意義を有する．
２． データ駆動型アプローチに基づく神経回路網シミュレーションモデルの推定アルゴリズムの構築
近年の計測技術の発展により，脳神経システムの時空間データの計測が実現されつつある．しかしながら，実験データに基づいて，神経細胞や神経回路ネットワークの数理モデルを構築するための方法論は確立していない．特に，NEURON 環境では，細胞の空間構造は比較的精緻に数理モデル化されているものの，神経システムのダイナミクスを支88

配する電気特性の空間分布や神経細胞間の結合パターンは，未知の場合が多く，データ駆動でこれらの特性を推定する方法を構築する必要がある．
このような背景のもと，NEURON 環境で実装される神経細胞の生物物理モデルの電気特性を，実験データから推定するための機械学習アルゴリズムの構築を行った．
本年度は，特に，単一神経細胞における膜抵抗をデータ駆動で推定する方法を構築した．膜抵抗は，単一神経細胞内で不均一に分布することが知られており，その空間構造は，神経ネットワーク
における情報処理において重要である．
しかしながら，イメージング計測で観測される神経応答は雑音が重畳しており，膜抵抗の空間分布を推定するのは困難である．
本研究では，ベイズ統計学の枠組みとNEURON 環境を融合することにより，計測データから単一神経細胞の時空間非線形ダイナ
ミクスを定める膜抵抗の空間分布を推定する方法を構築した．対象の動的システムと観測過程を数理モデル化する枠組みである一般状態空間モデルで神経細胞ダイナミクスを記述することで，単一ニューロンが従う生物物理モデルを確率微分方程式の形で確率モデル化

図１：データ駆動型アプローチによる神経細胞の時空間ダイナミクスの推定

するとともに，膜電位ダイナミクスの背後にある電気特性の空間的滑らかさを事前確率として定式化した．ベイズ統計の枠組みに基づいて構築したアルゴリズムを用いた推定により，樹状突起における膜電位の時空間分
布の精緻な推定を行うとともに，その背後にある電気特性も正確に推定可能であることを示した．
本研究の成果は，国際学会の査読論文として公表するとともに，北海道大学社会創造数
学研究センターより依頼講演を受けた．2016 年 10 月に行われた国際会議（International
Conference on Neural Information Processings）にて，当該研究に関する特別セッションを提案し，受理された．さらに，本手法を拡張した方法について，国際学会にて，優秀
口頭発表賞を受賞した．
加えて，本研究で構築した統計的アルゴリズムを異分野（地球惑星科学分野）へ応用する研究を行った．他機関[国立研究開発法人海洋研究開発機構(JAMSTEC)，東北大学，東京大学，国立研究開発法人物質・材料研究機構(NIMS)]の研究者と共同で，地球惑星科学分野で重要とされる固相と液相が混在する不均質反応ダイナミクスに注目し，上述の脳神経システムについて構築した一般状態空間モデルに基づく方法を応用することにより，観測可能な液相の中間物の観測データからその背後にある固相の反応物や生成物の時間発展を推定するとともに，非線形ダイナミクスを支配する反応定数をも同時に推定することが可能な統計的アルゴリズムを構築した．
なお，NEURON 環境に適合した数理モデルや不均質反応ダイナミクスの数理モデル

89

を実験データから推定する上で重要な，本プロジェクトで構築したデータ駆動的アプローチの研究について，東京大学，名古屋大学から依頼を受け，集中講義を行った．
３．細胞外電場の効果を有する神経細胞の数理モデル構築
近年，経頭蓋磁気刺激法による治療や細胞外電場を介した非シナプスを介した相互作用の観点から，神経細胞に対する細胞外電場に関する実験研究が注目を集めている．しかしながら，それらの理論的な作用メカニズムは明らかにされていない．本研究では，細胞外電場が神経システムに対して与える影響の理論研究ならびに医工学応用への可能性を検討するためのシミュレーション研究を行う．
本年度は，特に，空間構造を有する神経細胞モデルであるマルチコンパートメントモデ
ルに対して細胞外電場の数理モデルを導入する
ことに成功し，この数理モデルをシミュレーシ
ョン環境 NEURON で実行可能とするための実装を行った．さらに，NEURON において，インパルス応答，ステップ応答，周波数応答を求めることにより，細胞体における脱分極を誘引するための条件を理論的に検討するとともに，電図２：細胞外電場からの作用を有する神経細胞モデルの定式化とシミュレーション環境構築

場刺激に対する応答が，項目２に述べたデータ駆
動的アプローチによるダイナミクス推定の中でも，特に，電気特性の空間分布の推定に有効であることを示す結果を得た．
以上の通り，平成２８年度は，本プロジェクトの初年度として，神経回路網に関する医学・工学・脳科学の融合研究を UCSD との国際共同研究として推進するとともに，神経回路網研究の推進において構築した，神経ダイナミクス抽出のための情報処理技術を用いて，地球惑星科学分野における計測データからのダイナミクス推定へと応用する研究も行った．
なお，上記の研究の一部は，文部科学省 科学研究費補助金・新学術領域研究「スパースモデリングの深化と高次元データ駆動科学の創成」，科学研究費助成事業・国際共同研
究加速基金（国際共同研究強化）の支援のもとで，行われた．
■国際研究集会における特別セッションの開催
開催年月日：2016 年 10 月 19 日
セッション名：Data-Driven Approach for Extracting Latent Featuresfrom Multi-Dimensional Data, International Conference on Neural
Information Processings（日本，中国，フランス，ドイツ，スペイン，オーストラリアの研究者による合計 9 件の発表）

90４．論文・著書・特許出願リスト[論文]
論文名：Bayesian Inversion Analysis of Nonlinear Dynamics in Surface
Heterogeneous Reactions
著者名：Toshiaki Omori, Tatsu Kuwatani, Atsushi Okamoto, Koji Hukushima
掲載誌：Physical Review E, Vol. 94, pp. 033305-1-11(2016)
論文名：Extracting Nonlinear Spatiotemporal Dynamics in Active Dendrites
Using Data-driven Statistical Approach
著者名：Toshiaki Omori, Koji Hukushima
掲載誌：Journal of Physics: Conference Series, Vol. 699, pp. 012011-1-8 (2016)
論文名：Three Levels of Data-Driven Science
著者名：Yasuhiko Igarashi, Kenji Nagata, Tatsu Kuwatani, Toshiaki Omori,
Yoshinori Nakanishi-Ohno, Masato Okada
掲載誌：Journal of Physics: Conference Series, Vol. 699, pp. 012001-1-13 (2016)
論文名： Bayesian Estimation of Neural Systems using Particle-Gibbs
著者名：Hiroaki Inoue, Toshiaki Omori
掲載誌：Proceedings of International Conference on Intelligent Systems,
Metaheuristics & Swarm Intelligence, pp. 350-1-6 (2017)【当該国際会議にて，優秀口頭発表賞受賞】
論文名：Nonparametric Estimation for Membrane Resistances
Distributed Non-Uniformly in Neurons
著者名：Seiya Yabuuchi, Toshiaki Omori
掲載誌：Proceedings of International Conference on Intelligent Systems,
Metaheuristics & Swarm Intelligence, pp. 237-1-6 (2017)91平成２８年度研究プロジェクト年次報告書
１．研究プロジェクト概要

研究プロジェクトの名称

計算科学研究機構（AICS）

研究代表者 部局・専攻・氏名 システム情報学研究科・計算科学専攻・横川三津夫
外 部 資 金

科学研究費補助金

獲 得 実 績奨学寄附金

特許出願件数

件，

E

A

E

1,160 千円， 受託研究経費千円

千円， 共同研究経費千円

論文発表件数

2 件，

著書数

件

２．構成員とその役割分担
氏

部局・専攻

名

横川

三津夫

森下

浩二

宇野

篤也

石原

卓

金田

行雄

俵谷健太郎
今村

俊幸

廣田

悠輔

役

割

分

担

システム情報学研究科・計算科 研究プロジェクト全体の統括と学専攻

高性能アルゴリズムの提案

計算科学教育センター
理化学研究所計算科学研究機構・運用技
術部門システム運転技術チーム
名古屋大学大学院工学研究科・
流体工学
愛知工業大学基礎教育センター・
計算流体力学

高性能アルゴリズムの実装とその評価
計算結果の可視化データの生成
DNS データの解析
DNS データ解析に関する統括システム情報学研究科博士課程 連立一次方程式の高速並列解法
前期課程
理化学研究所計算科学研究機構・大規模 固有値計算アルゴリズムの高度
並列数値計算技術研究チーム

化

理化学研究所計算科学研究機構・大規模 固有値計算アルゴリズムの実装
並列数値計算技術研究チーム

92

と評価

３．研究成果の概要等について（ 1） 大 規 模 乱 流 直 接 シ ミ ュ レ ー シ ョ ン コ ー ド の 高 性 能 化 及 び そ の 評 価
境界壁を持たない乱流の中で周期境界条件を満たす最も規範的な一様等方性非圧縮性
乱流（カノニカル乱流）の振る舞いをシミュレーションすることを目的に，開発した周期境界条件を課した 3 次元立方体領域においてナビエ・ストークス方程式を解く 2 軸方向の領域分割による並列化直接数値シミュレーション（DNS）コードを用い，世界最大規模の DNS を実行した．
DNS コードでは，空間離散化にフーリエ・スペクトル法，時間積分には 4 段４次ルン
ゲ・クッタ法を用いた．スペクトル法特有の空間のエイリアス誤差に対しては，位相シフト法（phase shift 法）と球状領域外の高モード打ち切りによるエイリアス誤差除去方法を用いた．並列化は，OpenMP によるスレッド並列と MPI によるプロセス並列の両方を用いたハイブリッド並列化を行うと同時に，FFT に必要なデータの転置変換に対し，ス
ラブ面に大域通信を隠蔽するコミュニケータを利用した．
大規模シミュレーションでは，格子点数 12288 の 3 乗，kmax・η=1 の世界最大規模の
乱流 DNS をさらに進め、世界最大レイノルズ数 Rλ~2300 の乱流データの取得を継続した．さらにポアソン方程式だけに対しスペクトル法を適用した場合の計算精度に関する検討に向けたコードの改良を図った．
（ 2） 有限要素解析に現れる連立一次方程式の高速・高並列反復解法に関する研究
本研究は有限要素法による大規模構造解析から得られる不規則疎行列を係数行列に持つ連立一次方程式に対し，種々の反復解法の適用可能性を評価するとともに，スーパーコ
ンピュータ「京」を始めとするペタスケール規模の並列計算機に向けた高速化，高並列化技法を開発するものである。有限要素法による大規模構造解析において，計算領域や有限要素格子の情報がなく，離散化によって得られる不規則疎行列だけが与えられた連立一次方程式に対し，前処理付き共役勾配法の高速化を行った．特に，対角スケーリングや代
数的マルチグリッド法（AMG）などを前処理に用いた共役勾配法の適用可能性について評価を行った結果，並列化においては対角スケーリングを前処理にするメリットがあった．
また，スーパーコンピュータ「京」におけるプログラムの最適化を行い，高速な反復解法を開発し，理研が開発している数値計算ライブラリの一部として整備した。有限要素法向けの AMG やそのほか有効な前処理方式の調査並びにオーダリング方式についても研究を進めた結果，複数初期点をもつ reverse Cuthill McKee 法を新たに開発した．また，
数値計算ライブラリを統合する環境 KMATHLIB の整備を行った．

93

４．論文・著書・特許出願リスト【論文】(1) T. Ishihara, K. Morishita, M. Yokokawa, A. Uno, and Y. Kaneda, “Energy
spectrum in high-resolution direct numerical simulations of turbulence,”
Phys.

Rev.

Fluids,1(8),082403(2016),

DOI:

10.1103/PhysRevFluids.1.082403(2) 石原 卓, 宇野篤也, 森下浩二, 横川三津夫, 金田行雄，高レイノルズ数乱流中の渦の組織構造とその時間発展，ながれ，35, 109-113 (2016)94